27
Основные расчетные тепловые нагрузки на технологическое
теплопотребление, отопление и горячее водоснабжение промышленного
предприятия, включая административные и производственные здания
представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Расчетные тепловые потоки
КБ
Q
=18 МВт - максимальная расчетная тепловая нагрузка котельной.
На основании расчетной тепловой нагрузки определяем годовые
расходы тепла на отопление и горячее водоснабжение.
1.3 Определение установленного расхода тепла на отопление,
горячее водоснабжение и собственные нужды котельной
,
max.
4,86
o
n
o
t
i
t
от
t
i
t
o
Q
год
от
Q
(1.1)
где Q
o
max
– на отопление, МВт, расчетная тепловая нагрузка;
t
i
– в отапливаемых зданиях,
о
С, средняя температура внутреннего
воздуха;
28
t
от
– за отопительный период (t
от
= – 1,8
о
С) средняя температура
наружного воздуха;
t
o
– для проектирования отопления (t
o
= – 27
о
С) расчетная
температура наружного воздуха;
n
o
– продолжительность отопительного периода (n
o
= 218 суток).
Определение расхода тепла на горячее водоснабжение
,
max.
4,86
max.
4,86
o
n
гв
n
s
гв
Q
o
n
гв
s
Q
год
гвс
Q
(1.2)
где
s
гв
Q
max..
– в не отапливаемый период, МВт, средний тепловой
поток на горячее водоснабжение;
,
60
60
max.max..
c
t
s
с
t
гв
Q
s
гв
Q
(1.3)
Q
гв.max
– на горячее водоснабжение, МВт, средний тепловой поток;
n
гв
– системы горячего водоснабжения (n
гв
= 360 сут.)расчетное
число суток в году работы;
t
c
= 5
о
С – в отопительный период температура холодной воды;
t
s
c
= 15
о
С – в не отапливаемый период температура холодной воды.
Оценка расхода тепла на собственные нужды котельной
Как сумма показателей, определенных выше, по формуле, ГДж/год,
определяется годовой расход тепла с учетом потерь в сетях и собственных
нужд котельной промышленной зоны:
.
сн
год
гв
год
в
год
от
год
QQQQQ
(1.4)
В таблице 1.3 представлены результаты расчетов тепловых нагрузок.
Таблица 1.3
Годовая потребность в тепловой энергии
29
Расходование тепла на нужды котельной плюс теплопотери в сетях
составляют 10% от отпускаемой теплоты.
219300 ГДж/год или 52339 Гкал/год – это выработка тепла во время
отопительного сезона 2019/2020.
На получение тепловой энергии определим расход топлива.
В нм
3
/ч определим максимальный часовой расход топлива по
котельной:
,
19,4
р
3600
max
кн
Q
Q
р
В
(1.5)
где Q
max
– с учетом резерва (Q
max
= 18000 кВт) максимальная
потребляемая тепловая мощность потребителей;
р
н
Q
– теплотворная способность топлива (
р
н
Q
= 8000 ккал/м
3
= 33520
кДж/м
3
);
к
– по данным паспорта котла (
к
= 92 %) определяется
коэффициент полезного действия котла.
Максимальный расчетный часовой расход топлива в котельной
составит следующее значение, так как суммарная потребляемая тепловая
мощность котельной 18 МВт, то:
30
21178
19,492,08000
36001800
р
В
нм
3
/ч.
В нм
3
/год (кг у.т./год) определим годовой расход топлива по
формуле:
,
р
6
10
кн
Q
год
Q
год
В
(1.6)
где Q
год
– годовая тепловая мощность потребителей с учетом резерва
(Q
год
= 219300 ГДж/год);
р
ну
Q
– теплотворная способность условного топлива (
р
ну
Q
= 7000
ккал/кг у.т. = 29330 кДж/кг у.т.);
к
– коэффициент полезного действия котла, определяется по
данным паспорта котла (
к
= 92 %).
92,029330
6
10219300
год
у
В
3382202 кг у.т./год = 3382 т у.т./год.
31
ГЛАВА 2. Разработка проекта котельной тепловой мощностью 18 Мвт
промышленного предприятия ЗАО «Тесар-Керамика»
2.1 Разработка принципиальной схемы котельной
С помощью принципиальной схемы устанавливается взаимосвязь
между основными элементами котельных, которые, в свою очередь,
способствуют производству тепла, которое в дальнейшем поступает
потребителям. Именно поэтому правильность построения схемы –
первостепенная задача ее разработчиков, так как именно она определяет
организацию всего процесса производства, необратимые потери в
теплообменных узлах, смешение потоков, дросселирование и т.д.
Принципиальная схема – условное изображение (графическое)
оборудования (основного и вспомогательного), которое объединено
линиями трубопроводов для рабочего тела. [3]
Принципиальная тепловая схема котельной для предприятия ЗАО
«ТесарКерамика» представлено в приложении А.
Согласно проведенным расчетам нагрузки на отопление, технологию
и водоснабжение (горячее) в блочно-модельной котельной к установке
подготовлены котлы Viessmann Vitomax 200 (Германия), каждый
мощностью 6,0 МВт. В итоге совокупная мощность котельной будет
представлена 18 МВт.
Категория потребителей по надежности теплоснабжения и отпуска
тепла: вторая.
Схема системы теплоснабжения: закрытая с подготовкой
подпиточной воды.
Предназначенность: работа с расчетными температурами наружного
воздуха минус 27°С.
Характеристики пара, который выпускает турбина:
1) Р = 0,6 МПа;
32
2) t = 164 °С.
95/70
о
С составляет температурный график тепловой сети отопления;
55
о
С составляет температура горячей воды:.
Характеристика существующей внешней тепловой сети:
четырехтрубная, система горячего водоснабжения - закрытая.
Природный газ среднего давления выступает в качестве основного
топлива.
При электроснабжении котельной используется существующий
независимый источник питания. Напряжение данного источника питания
составляет 380 В.
Все котлы Viessmann Vitomax 200 оснащены газовыми
модулируемыми горелками WM-G20/2-A и шкафами управления горелкой
ОК150-GPMC2.
В котельной имеется полная система автоматизации с выведенными
на пульт слежения в диспетчерской сигнализаторами и датчиками, что
обеспечивает безопасную работу без постоянного присутствия
сотрудников.
Расположение котлов: на отметке «нуль» фронтально, в одну линию
(друг за дружкой) в помещении котельного зала.
Метод регулирования тепловой мощности: качественный.
Экономия энергоресурсов в котельной осуществляется с помощью
схемы погодозависимого каскадного управления при которой ведущий
котел (при наличии двух ведомых) комплектуется устройством управления
Vitotronic 333. Каждый котел имеет блок автоматики и трехходовой
регулирующий клапан, которые управляются вышеназванным устройством
по сигналу от температурного датчика.
Поддержание необходимого температурного минимума при входе в
котельные агрегаты осуществляется благодаря предусмотренному насосу
рециркуляции, управляется который с блока автоматики Vitotronic 100.
33
Также с блока автоматики Vitotronic 100 происходит управление
электроприводных затворов, установленных на прямых трубопроводах.
Используются они в режиме пуска при низких температурах воды в
котлах.
Нагрев сетевой воды осуществляется с помощью пластинчатого
теплообменника, а насосные группы (котлового контура и контура
тепловой сети) определены с учетом параллельной работы пары насосов.
При этом, третий насос выполняет функцию резервного.
Тепловой контур котельной:
Viessmann Vitomax 200 с теплопроизводительностью 6,0 МВт (3
шт.);
коллектор горячей воды с трубопроводами (3 шт.) прямой воды,
диаметром 273х5 и с установленной на них запорно-
регулирующей арматурой;
подключенные параллельно с байпасной линией разборные
пластинчатые теплообменники «Машинпекс» NT100L HV/B-
8/135 (2 шт.) с мощностью 9475 кВт, трубопроводы обвязки
которых имеют запорно-регулирующую арматуру;
трубопровод холодной воды, имеющий запорно-решулирующую
арматуру и циркуляционные насосы котлового контура (3 шт.).
При этом предусмотрено, что два насоса работают постоянно,
третий – резервный;
расширительный бак мембранного типа.
Контур циркуляции системы теплоснабжения котельной:
трубопровод прямой сетевой воды (Т1) с подключенными к нему
трубопроводами прямой воды от всех теплообменников. На трубе,
по которой идет подача потока прямого направления,
устанавливается дисковый затворный механизм Ду-400Ю а также
34
расходометр, работающий на ультразвуковом принципе типа Ду-
150. Данный прибор необходим для работы теплового счетчика.
сетевые насосы (3 шт.) при которых два запараллелены и
работают постоянно, а третий является резервным;
трубопровод обратной сетевой воды (Т2) с предусмотренным
грязевиком, дисковым затвором с редуктором Ду400 и
ультразвуковым расходомером Ду150 для теплосчетчика;
трубопровод исходной воды В1 (Ø108х4) подпитывающий
теплосети и котловой контур. В его конструкцию входят запорные
дисковые затворы Ду100, магнитный фланцевый фильтр Ду100
(ФМФ 100), ультразвуковой расходомер Ду65 для теплосчетчика
и 2 подпиточных насоса (рабочий и резервный). Насосы при этом
выбираются после проведенных расчетов расхода подпитки
теплосетей, расхода на снабжение горячей водой в случае
назакрытой схемы горячего водоснабжения. Также необходимо
учесть, сколько расходуется обычной проточной воды в
автоматизированной установки подготовки воды.
При этом, трубопроводы с предохранительных клапанов врезаны в
напорный дренажный трубопровод Т95 (Ø219х7).
Что касается дренажа с котлов и другого оборудования, то он
поступает в безнапорный дренажный трубопровод Т96 (Ø108х3.8).
Вышеназванные трубопроводы выводятся в колодец продувки с
диаметром 1,5 м.
Заполнение котлового контура должно производиться только
очищенной в водоподготовительной установке водой. Если же вода не
соответствует требованиям к качеству, то ее использование запрещается.
35
Во многих случаях водоподготовка выполняет восполняющую роль в
теплосетях с закрытой системой теплоснабжения. Исходная же вода
берется из основного водопровода.
В таблице 2.1 в качестве примера примем воду с параметрами,
произведя сравнительный расчет типовых схем подготовки подпиточной
воды для нужд теплосети.
Итак, учитывая, что качество воды, поставляемой местным
водоканалом чаще всего соответствует установленным нормам, то она не
нуждается в предварительной очистке и по факту ее очистка для
использования в теплосетях с закрытой системой теплоснабжения
представляет собой лишь доведение до нормативных цифр.
Таблица 2.1
Параметры воды, применяемой для водоснабжения котельной
Чтобы решить вышеназванную задачу, технологи могут
использовать разные схемы и оборудование. Например, двухступенчатое
Na-катионирование или комбинированные схемы с применением
передовых мембранных технологий.
Основным же критерием определения целесообразности
использования того или иного метода является расчет его технико-
экономических показателей. При этом учитывается расход реагентов, воды
на личные нужды, эффективность оборудования и экологичность процесса.
36
Существуют различные варианты устройства системы
водоподготовительной установки. В качестве примеров, мы взяли
следующие:
Рисунок 2.1. - С утилизацией сточных вод технология подготовки
подпиточной воды теплосети:
1) из гор водопровода исходная вода;
2) в деаэраторе дегазация;
3) вода теплосети подпиточная;
4) стоки пресные;
5) раствор соли (ОРС) отработанный регенерационный;
6) раствор соли (УРС) умягченный;
7) сточных вод осадок;
8) осадок обезвоженный.