37
Рисунок 2.2. С утилизацией сточных вод технология подготовки
подпиточной воды теплосети:
1) из гор водопровода исходная вода;
2) вода умягченная:
3) в деаэраторе дегазация;
4) вода теплосети подпиточная:
5) стоки слабоминерализованные;
6) стоки сильноминерализованные;
7) вода опресненная.
Рисунок 2.3. Технология подготовки подпиточной воды теплосети с
электродиализной установкой:
1) исходная вода из гор водопровода;
2) делают;
3) умягченная вода:
4) дегазация в деаэраторе;
5) подпиточная вода теплосети;
6) сильноминерализованные стоки;
38
7) слабоминерализованные стоки;
8) концентрат с ЭДУ;
9) усредненный регенерационный сток;
10) сток в канализацию.
Рисунок 2.4. Технология подготовки подпиточной воды теплосети с
обратноосмотической установкой:
1) из гор водопровода исходная вода;
2) пермеат;
3) вода умягченная (обессоленная);
4) в деаэраторе дегазация;
5) вода теплосети подпиточная;
6) стоки слабоминерализованные;
7) стоки сильноминерализованные;
8) концентрат с УОО;
9) усредненный регенерационный сток;
10) сток в канализацию.
39
Несомненно, это не все виды схем, а лишь примеры. Сравнивая же
эти и другие, можно сказать, что их отличие заключается в том, что расход
солей в схемах, работающих по технологии Na-катионирования,
существенно отличается, нежели при применении схем с мембранной
технологией. При Na-катионировании расход возрастает, поскольку для
регенерации натрий катионитных фильтров затрачивается большее
количество соли. Однако следует отметить, что при использовании
установки обратного осмоса необходимо брать во внимание расходы на
антискалант, едкий натр, бисульфит натрия и другие реагенты. Выше
перечисленные реагенты дозируются в исходную воду. А если брать во
внимание, что помимо затрат на реагенты уровень сбрасываемого
концентрата достигает 25-33 %, а также существенных растрат на
взимание платы за сброс сточных вод согласно законодательству,
обратный осмос так же не является идеальным вариантом. Если говорить о
сопоставлении суммарного водного и теплового расходов на собственные
нужды вышеупомянутых схем, то водно-тепловой расход схемы с
использованием технологии Na-катионирования более чем в двадцать раз
уменьшает водно-тепловой расход на собственные нужды в сравнении со
схемой, работающей с применением мембранной технологии.
Также необходимо подчеркнуть значительную роль схем с
натриевым катинированием воды на деаэрационном оборудовании с
вакуумным подсосом и удалением газовых смесей из воды. Данное
оборудование является оптимальным решением для котельной, поскольку
оно гарантирует положительный эффект, как в экономическом, так и в
техническом плане. Кроме того, установка практически не производит
вредных выбросов в окружающую среду, что является несомненным
преимуществом, в сравнении с аналогами советского и российского
производства.
40
Что касается себестоимости кубометра очищенной воды, то здесь
ситуация может быть разной. Если взять в расчет только основные
эксплуатационные затраты (оплата за водоснабжение и специальных
химических смесей, а также за слив отработанной воды в канализацию), то
сравнение стоимости отработанной воды служит подтверждением того
факта, что натриевое катинирование проявляет себя лучше, чем
традиционный обратноосмосовые схемы.
2.2 Подбор котельных агрегатов
Согласно данным, представленным в главе 1, в качестве
отопительных котлов выбраны котлы «Vitomax 200» компания Viessmann
Group, являющейся одной из ведущих в мире производителей систем
отопления/охлаждения и промышленных установок.
Номинальная теплопроизводительность котла «Vitomax 200» – 6,0
МВт. Для обеспечения максимальной тепловой мощности котельной –
количество принятых к установке рассматриваемых котлов – три штуки.
Выбранные котлы применяют для снабжения предприятий и
населенных пунктов теплом, горячей водой, горячим паром, а также в
системах отопления.
Технические характеристики водогреек «Витомакс-200» сведены в
табличную форму 2.1.
Тепловые клиенты относятся ко II категории надежности по
теплоснабжению и теплоотпуску. В дипломной работе нами выбрана
система закрытого типа с предварительной подготовкой воды для
подпитывания котла. Ридиационное излучение в данном проекте не
учитывается. При проектировании котельной приняли, что температура
окружающей среды в холодное время года может опускаться до –27 °С, что
вполне соответствует климатическим условиям местности проектирования.
Таблица 2.1
41
Технологические параметры котлов Vitomax 200
Наименования показателя
Величина
Единица
измерения
Теплопроизводительность
6,0
МВт
Температура воды:
расчетная
95
о
С
максимальная
115
о
С
Рабочее давление
0,6 – 1,0
МПа
Коэффициент полезного действия
0,92
о.е.
Тип топлива
газовое
м
3
Паровые характеристики:
Давление: 6200 кПа;
Температура: 164 °С.
Температурный график отопительной теплосети 95/70
о
С,
температура нагретой воды в трубах ГВС – 55
о
С.
Внешняя тепловая сеть в строительстве не нуждается, так как
коммуникации в районе сооружения уже есть. Трубопровод 4-трубный, с
закрытой системой ГВС.
В качестве топлива используется природный газ среднего давления.
Электричество подводится от соседней подстанции, кабель,
подходящий к ГРЩ, трехфазный, четырехпроводный, 0,4 кВ
генераторного напряжения (класс напряжения).
Каждый котел «Витомакс 200» оснащен моделируемыми газом
горельными насадками типа WM-G20/2-A, а также управляемым щитом
модели ОКI50-GRMC9.
Постоянное присутствие диспетчера в диспетчерской не является
обязательным, поскольку предусмотрена полная автоматизация котельной
установки. Котловые агрегаты расположены на уровне нулевой отметки,
фронтально, в одну линию.
Выходная тепловая мощность подстраивается качественным
методом.
42
Чтобы сэкономить ресурсы, в помещении котельной предлагается
сделать схему каскадного управления. В таком сценарии есть две ведомых
устновки и одна флагманская установка (котел), от которой и происходит
управление. Управляющие сигналы отправляет специальный модуль
Vitotronik 333.
Каждый теплоузел оснащается автоматическим управлением и
клапаном регулировки с тремя ступенями. Управляющие сыгралы
принимаются от модуля Vitotronik 333.
Также важно, чтобы температура не падала ниже установленного
минимума. Поэтому необходимо установить насос перециркуляции с
управлением от автоматического модуля Vitotronik 100.
Определим суммарную максимальную нагрузку на котельную:
,
max
вентгвсотобщ
QQQQ
(2.1)
где Q
от
– тепловая нагрузка на отопление Q
от
= 5,94 МВт;
Q
гвс
– тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Q
гвс
= 2,66 МВт;
Q
вент
– тепловая нагрузка на вентиляцию Q
вент
= 9,38 МВт.
98,1738,966,294,5
max
общ
Q
МВт.
Если температуру внешней среды принять t
р
нв
= -25
о
С, то тепловая
нагрузка будет наибольшей при t
р
нв
= + 8
о
С нагрузка котельной
минимальна и равна нагрузке горячего водоснабжения в теплое время года
(теплый сезон). Спрос на теплую воду не изменяется в течение года, и
составляет 18 – 20 %, по сравнению с холодной водой.
Согласно с принятыми данными по прямой и обратной температурам
сетевой воды (95/70
о
С), строится температурная зависимость теплосети.
По справочным данным [6] находим величины длительности периода
стояния температур, которые потребуются для нахождения графической
зависимости тепловых нагрузок.
43
,
maxmin
р
нввн
нвн
отот
tt
tt
QQ
(2.2)
где t
н
– максимальная температура наружного воздуха в отопительный
период (t
н
= 8
о
С);
р
нв
t
– максимальная температура наружного воздуха в отопительный
период (
р
нв
t
= минус 25
о
С);
t
вн
– температура воздуха внутри помещений, согласно [7]
(t
вн
= 20
о
С);
min
20 8
9,38 2,05
20 25
от
Q МВт
Количество тепла, необходимое для горячего водоснабжения летом:
,
max
хв
з
гв
хв
л
гв
гвсгвс
л
tt
tt
QQ
(2.3)
где t
гв
– температура воды на ГВС (t
гв
= 55
о
С);
t
з
хв
– температура холодной воды в зимний период (t
з
хв = 5
о
С);
t
л
хв
– температура холодной воды в зимний и летний периоды (t
л
хв
=
15
о
С).
9,1
555
1555
66,2
гвс
л
Q
МВт.
График тепловых нагрузок в зависимости от температуры наружного
воздуха показаны на рисунке 2.1. Данная зависимость строится, исходя из
длительности периодов стабильности температурного режима воздуха
внешней среды, приведенной в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Длительность периодов стабильности температурного режима воздуха в
течение года
T
н
, гр.
Цельсия
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
+8
, ч
3
39
235
671
1290
2180
2600
4820
44
Рисунок 2.5 – Зависимость температуры в сети
Графически изобразим зависимости температуры в сети температуры
наружного воздуха и по длительности периода на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 – Зависимость температуры в сети
Максимальная тепловая нагрузка в зимний период в соответствии с
средней погодой за самые холодные 5 дней наиболее (t
р
нв
= – 5
о
С), которая
и принимается за расчетную:
Q
max
= 17,98 МВт.
28
Чтобы определить, какая должна быть схема тепла на котельной,
нужно рассчитать параметры расхода воды и пара на характерных
участках, а также более точно рассчитать потребности собственных нужд
котельной. Начнем с последнего.
На производственные нужды затрачивается такое количество пара:
,
10
3
вквкп
пр
пр
п
hgh
Q
D
(2.4)
где Q
пр
– тепловыход на потребности производства (Q
пр
= 9,61 МВт);
h
п
– паровая энтальпия на выходной заслонке котла, (h
п
= 2,7
МДж/кг);
g
вк
– сколько сконденсированного пара возвращается в резервуар (g
вк
= 0,45);
h
вк
– энтальпийный показатель конденсированного пара, который
возвращается (h
вк
= 362 кДж/кг).
3
9,61 10
3,83
2700 0,45 362
пр
п
D
кг/с = 13,77 т/ч.
На горячую поставку воды затрачивается:
,
10
3
кпп
гвс
гвс
п
hh
Q
D
(2.5)
где Q
гвс
– выход тепла на ГВС (Q
гвс
= 6,02 МВт);
h
кп
– энтальпия в схеме после блока теплообмена горячего
водоснабжения (h
кп
= 551 кДж/кг).
3
6,02 10
2,58
2700 551
гвс
п
D
кг/с = 9,11 т/ч.
На вентилирование и отоптельные нужды расходуется следующее
количество пара:
,
10
3
кпп
вот
вот
п
hh
Q
D
(2.6)
где Q
от+в
– выпуск тепла на вентилирование и отопительные нужды
(Q
от+в
= 7,69 МВт);
29
h
кп
– энтальпированный показатель в схеме за теплообменником (h
кп
= 551 кДж/кг).
3
7,69 10
2,82
2700 551
гвс
п
D
кг/с = 10,01 т/ч.
На вентилирование и отопительные нужды необходимо воды:
,
10
3
оспс
вот
св
ttc
Q
G
(2.7)
где Q
от+в
– выпуск тепла на вентилирование и отопительные нужды
(Q
от+в
= 7,69 МВт);
t
пс
– теплота воды, поступающей в сеть напрямую (t
пс
= 95
о
С);
t
ос
– теплота воды, поступающей в сеть через обратку (t
ос
= 70
о
С);
3
7,69 10
73,9
4,19 95 70
св
G
кг/с = 258 т/ч.
Чтобы гарантировать горячее снабжение водой, следует заложить в
расчеты такой расход:
,
10
3
СВВ
ГВС
ГВС
ttc
Q
G
(2.8)
где Q
гвс
– выпуск теплоты на ГВС (Q
гвс
= 2700 кВт);
t
в
– холодная вода подается не нагретой, а холодной (t
в
= 55
о
С);
t
св
– горячая вода подается не горячей, но ее температура в данном
расчете принимается как у холодной (t
св
= 55
о
С);
3
2,7 10
2,58
4,19 55 5
св
G
кг/с = 10,01 т/ч.
Чтобы учесть потери пара, а также расходы на профилактическое
продувание котлов, используем формулу:
,
10
3
п
вОтгвспрут
ут
п
h
QQQg
D
(2.9)
где g
ут
– составляющая расходов на профилактическую продувку
котлов (g
ут
= 0,01);