30
3
0,01 1,353 2,7 7,69 10
0,036
2700
ут
п
D
кг/с = 0,14 т/ч.
В расчетах считаем, что на собственные нужды котельной
необходима пятая часть пара от всего вырабатываемого количества.
Это производимое количество определяется по формуле:
,2,1
вот
п
гвс
п
пр
путвыр
DDDDD
(2.10)
0,036 1,2 (3,84 2,76 0,25) 8,26 /
выр
D кг с
= 28,8 тонн в час.
Эффективность оборудования по подготовке воды:
,02,0)100/1(
св
пр
пвкутвпу
GDgDD
(2.11)
0,036 (1 45/100) 3,84 0,02 74,2 3,63 /
впу
D кг с
= 12,99 тонн в час.
Чтобы разогреть водичку после химической очистки, необходимо
использовать подогреватель с температурным режимом от 40 до 80
о
С:
,
)(
кппп
впу
под
п
hh
cttD
D
(2.12)
где h
кпп
– девастация по энтальпийному контуру после теплового
обменника (h
кпп
= 683 кДж/кг).
12,99 80 40 4,2
1,13 /
2700 683
под
п
D кг с
= 3,99 т/ч.
Для деаэратора потребуется тепа:
,/
02,0
п
вквк
пр
пкпп
под
пкп
гвс
п
впудсвдвыр
д
п
h
hgDhDhD
ctDhGhD
D
(2.13)
где h
д
– энтальпийная составляющая в девастационном цикели после
даеэратора (h
д
= 430 кДж/кг);
t
– теплота воды сети после теплообменника (
t
=80
о
С);
8,26 430 0,02 73,9 430 3,63 80 4,2
/ 2700 0,76
0,25 551 0,14 683 3,83 0,45 358
д
п
D
кг/с = 2,75 т/ч.
Точное значение производимого парка:
,
д
п
под
пут
от
П
гвс
п
пр
пвыр
DDDDDDD
(2.14)
3,83 0,258 2,82 0,036 0,14 0,76 7,78
выр
D
кг/с = 27,19 т/ч.
31
В итоге котлы обеспечивают необходимое количество пара. Теперь
найдем, сколько пара уходит на собственные нужды.
Расход пара на собственные нужды:
,
д
п
под
путсн
DDDD
(2.15)
0,036 0,14 0,044 0,241
сн
D
кг/с = 0,9 тонн в час.
Отметим, что в максимальном режиме во время зимы на свои нужды
котельная потребляет 5000 кВт в тепловом эквиваленте, что равно 4,66 %
от максимального возможного отпуска.
Максимальный выход газа, который потребляют котлы в зимний
период в максимизированном режиме:
,
)(
п
ка
р
н
дпвыр
п
макс
Q
hhD
В
(2.16)
7,78 2700 430
0,577
8000 4,19 0,897
п
макс
В
нм
3
/с = 2102 нм
3
/ч.
Полезное действие котельной во время зимнего дня:
,
10
3
р
нмакс
к
кот
QB
Q
(2.17)
3
17,94 10
100 92
0,577 8000 4,19
кот
%.
Тогда в зимний максимальный период будет затрачено топлива:
4,155
92,0
143
уд
b
килограмм условного топлива на Гкал.
Режим средней зимы при отрицательной температуре -12
о
С
определяется, когда температура амбиентной среды будет равна заданной.
По зависимости теплонагрузки (рисунок 2.2) для t
нв
= – 5
о
С находим, что
спрос равен Q = 15 МВт. Отсюда:
,
гвстехнот
QQQQ
(2.18)
06,338,256,915
от
Q
МВт.
32
По зависимости теплонагрузки сети (рисунок 2.1) вычисляем пpямой
и обратной сетевой воды:
t
пс
= 70
о
С, t
ос
= 53
о
С.
Тогда на потребности промышленности:
,
10
3
вквкп
пр
пр
п
hgh
Q
D
(2.19)
где Q
пр
– экономичный выпуск на призводственные задачи (Q
пр
=
9,61 МВт);
h
п
– энтальпийный показатель при заданном адиабатическом
давлении на выходной котловой заслонке (h
п
= 2700 кДж/кг);
g
вк
– возвращающийся сконденсированный пар (g
вк
= 0,45);
h
вк
– энтальпия возвращающегося сконденсированного пара (h
вк
=
362 кДж/кг).
3
9,61 10
3,83
2700 0,45 362
пр
п
D
кг/с = 13,75 т/ч.
Для нужд снабжения горячей водой потребуется:
,
10
3
кпп
гвс
гвс
п
hh
Q
D
(2.20)
где Q
гвс
– диссименация на снабжение горячей водой (Q
гвс
= 0,52
МВт);
h
кп
– энтальпийное значение для снабжения горячей воды в
теплообменнике (h
кп
= 548 кДж/кг).
25,0
5482635
1052,0
3
гвс
п
D
кг/с = 0,9 т/ч;
На вентиляционные и отопительные задачи:
кпп
вот
вот
п
hh
Q
D
3
10
(2.21)
где Q
от+в
– теплоотпуск на вентиляционные и отопительные задачи
(Q
от+в
= 3,11 МВт);
33
h
кп
– теплоэнтальпия на вентиляционные и отопительные задачи (h
кп
= 551 кДж/кг).
3
3,11 10
1,47
2700 551
гвс
п
D
кг/с = 5,28 т/ч.
Расход водных ресурсов на вентиляционные и отопительные задачи:
,
10
3
оспс
вот
св
ttc
Q
G
(2.22)
где Q
от+в
– теплоотпуск на вентиляционные и отопительные задачи
(Q
от+в
= 3,11 МВт);
t
пс
– рассчитывается для сетевой воды по прямому пути (t
пс
= 95
о
С);
T
ос
– рассчитывается для сетевой воды по обратке (t
ос
= 70
о
С);
3
3,11 10
49,2
4,2 95 70
св
G
кг/с = 181 т/ч.
Для снабжения теплой водой будет расход:
,
10
3
СВВ
ГВС
ГВС
ttc
Q
G
(2.23)
где Q
гвс
– теплоотпуск на вентиляционные и отопительные задачи
(Q
от+в
= 0,49 МВт);
t
в
– рассчитывается для воды на эти нужды (t
В
= 55
о
С);
t
св
– начальная температура воды, которая входит в патрубок (t
св
=55
о
С);
3
0.49 10
2,35
4,2 55 5
св
G
кг/с = 8,88 т/ч.
Паровые расходы на профилактическое продувание котлов и течи из
котлов:
,
10
3
п
вОтгвспрут
ут
п
h
QQQg
D
(2.24)
где g
ут
– количество затрат на обдувание котлового агрегата (g
ут
=
0,01);
34
3
0,01 3,83 0,25 1,47 10
0,02
2700
ут
п
D
кг/с = 0,075 т/ч.
Как и на предыдущем этапе, на собственные потребности принимаем
пятую часть вырабатываемого пара.
Всего производится пара:
,2,1
вот
п
гвс
п
пр
путвыр
DDDDD
(2.25)
0,075 1,2 (3,83 1,47 0,25) 6,7
выр
D
кг/с = 23,8 т/ч.
Установка по подготовке воды рассчитана на:
,02,0)100/1(
св
пр
пвкутвпу
GDgDD
(2.26)
0,08 (1 45/100) 3,83 0,02 181 5,91
впу
D
кг/с = 22,3 т/ч.
Чтобы разогреть водичку после химической очистки, необходимо
использовать подогреватель с температурным режимом от 40 до 80
о
С:
,
)(
кппп
впу
под
п
hh
cttD
D
(2.27)
где h
кпп
– энтальпированное значение после процедуры (h
кпп
= 684
кДж/кг);
22,3 80 40 4,2
1,81
2700 684
под
п
D
кг/с = 6,59 т/ч.
В деаэраторе будет затрачиваться следующее количество воды:
,/
02,0
п
вквк
пр
пкпп
под
пкп
гвс
п
впудсвдвыр
д
п
h
hgDhDhD
ctDhGhD
D
(2.28)
где h
д
– энтальпированное значение для конденсированной в
деаэраторе влаги (h
д
= 420 кДж/кг);
t
– температура для конденсированной в деаэраторе влаги (
t
=80
о
С);
8,26 430 0,02 73,9 430 3,63 80 4,2
/ 2700 0,73
0,25 551 0,14 684 3,83 0,45 358
д
п
D
кг/с = 2,69 т/ч.
Рассчитываем, сколько парка будет затрачено на выходе:
,
д
п
под
пут
от
П
гвс
п
пр
пвыр
DDDDDDD
(2.29)
35
3,83 0,25 1,47 0,02 1,81 0,73 8,16
выр
D
кг/с = 30,01 т/ч.
Итого котлы будут производить тепловую энергию на
производственные и на собственные нужды.
На внутренние потребности уйдет пара:
,
д
п
под
путсн
DDDD
(2.30)
0,02 0,14 0,75 0,91
сн
D
кг/с =3,29 т/ч.
Отметим, что в максимальном режиме во время зимы на свои нужды
котельная потребляет 5000 кВт в тепловом эквиваленте, что равно 4,63 %
от максимального возможного отпуска.
Затраты природного газолина в режиме средней зимы будут
следующими:
,
)(
п
ка
р
н
дпвыр
п
макс
Q
hhD
В
(2.31)
8,16 2700 430
0,63
8000 4,19 0,897
п
макс
В
нм
3
/с = 2205 нм
3
/ч.
В режиме максимальной зимы производительность котла по КПД
будет такая:
,
10
3
р
нмакс
к
кот
QB
Q
(2.32)
3
15 10
100 75%.
0,63 8000 4,19
кот
Удельный расход газа в режиме максимальной зимы будет равен:
7,190
75,0
143
уд
b
килограмм условного топлива на Гкал.
В теплое время года отопление не используется, поэтому в летнюю
часть года мы рассчитываем только производственную нагрузку по
снабжению горячей воды (О
гас
= 2,7 МВт).
На задачи производства уйдет:
36
,
10
3
вквкп
пр
пр
п
hgh
Q
D
(2.33)
86,3
35845,02635
1056,9
3
пр
п
D
кг/с = 13,9 т/ч.
На задачи ГВС уйдет:
,
10
3
кпп
гвс
гвс
п
hh
Q
D
(2.34)
27,1
5482635
1066,2
3
гвс
п
D
кг/с = 4,6 т/ч.
На отопительные и вентиляционные нужды вода не используется,
потому что летний период.
Паровые расходы на профилактическое продувание котлов и течи из
котлов:
,
10
3
п
гвспут
ут
п
h
QQg
D
(2.35)
3
0,01 3,86 1,27 10
0,018
2700
ут
п
D
кг/с = 0,065 т/ч.
Условно примем, что на внутренние потребности будет уходить пара
15 %.
Производимый пар рассчитаем по выражению:
,15,1
гвс
п
пр
путвыр
DDDD
(2.36)
92,5)27,186,3(15,102,0
выр
D
кг/с = 21,29 т/ч.
Эффективность оборудования по производству водички:
,)100/1(
пр
пвкутвпу
DgDD
(2.37)
14,286,3)100/451(02,0
впу
D
кг/с = 7,69 т/ч.
Чтобы разогреть водичку после химической очистки, необходимо
использовать подогреватель с температурным режимом от 40 до 80
о
С:
,
)(
кппп
впу
под
п
hh
cttD
D
(2.38)
37
2,14 80 40 4,2
0,184
2635 684
под
п
D
кг/с = 0,662 т/ч.
В деаэразионнационной установке расход пара составит:
,/
п
вквк
пр
пкпп
под
п
кп
гвс
пвпудвыр
д
п
h
hgDhD
hDctDhD
D
(2.39)
5,91 430 2,14 80 4,2 0,2 551
/ 2700 0,07
1,27 684 3,86 0,45 362
д
п
D
кг/с = 0,249 т/ч.
Рассчитаем количество производимого пара по уточненной формуле:
,
д
п
под
пут
гвс
п
пр
пвыр
DDDDDD
(2.40)
4,507,0184,002,027,186,3
выр
D
кг/с = 20 т/ч.
Как видно, итоговой производительности котлов достаточно для
необходимого расхода пара.
На внутренние потребности будет расходоваться пара:
,
д
п
под
путсн
DDDD
(2.41)
0,0073 0,029 0,018 0,0543
сн
D
кг/с = 0,19 т/ч.
При этом летом на внутренние потребности будет уходить 0,3 МВт,
что эквивалентно 14,89 % от всей мощности, которую котельная
вырабатывает.
В режиме лета потребление голубого топлива составит:
,
)(
п
ка
р
н
дпвыр
п
макс
Q
hhD
В
(2.42)
()
5,4 2700 430
0,415
8000 4,19 0,897
выр п д
п
макс
рп
н ка
D h h
В
Q
нм
3
/с = 1476 нм
3
/ч.
Летний коэффициент полезного действия:
,
10
3
р
нсум
от
кот
QB
Q
(2.43)
3
12,22 10
100 91,1%
0,4 8000 4,19
кот
38
Средневзвешенные затраты топлива в максимальном зимнем режиме
будут равны:
157
911,0
143
уд
b
килограмм условного топлива на гигакаллорию (2.44)
2.3 Подбор насосов
Подбор насосов проведен в программе «Grundfos Product Center»
(GPC), собственный проект компании «Грундфос».
1) Насосный агрегат:
Затраты водных ресурсов сети G
мз
св
= 350 м
3
/ч.
В соответствии с величиной затрат водных ресурсов сети был
выбран односкоростной насосный агрегат «Грунфус ТР 200-250/4». Он
имеет центробежный характер с сухороторным исполнением «инлайн» для
установке на бетонной подушке или на трубе.
Впрыск – 350 м
3
/ч.
Высота давления – 245 м.
Максимально допустимое давление – 1,0 МПа.
NPSН (насосная машина) – 4,01 м.
Установленная мощность двигателя – 55 кВ.
Паспортная скорость вращения – 1500 об/мин.
Рабочий ток – 100 Ампер.
Для поддержания требуемых параметров сетевой воды проектом
предусмотрено два насоса, один является резервным.
2) Насос подпитывающий воды:
Для подпитывания тепловой сети необходимо Gппв = 75 м
3
/ч.
В соответствии с этим показателем был выбран односкоростной
насосный агрегат «Грунфус ТР 80-200/2». Он имеет центробежный
характер с сухороторным исполнением «инлайн» для установке на
бетонной подушке или на трубе.
39
Впрыск – 75 м
3
/ч.
Высота давления – 62 м.
Максимально допустимое давление – 1,0 МПа.
NPSH (насосная машина) – 2,14 м.
Установленная мощность двигателя – 18,5 кВ.
Рабочий ток – 3,35 А.
Для поддержания требуемых параметров подпиточной воды
проектом предусмотрена пара рабочего и резервного насосочного
агрегата.
3) Насос сырой воды:
По расходу выбираем насос «Грунфус УПС 50-180 Ф». Он имеет
центробежный характер с сухороторным исполнением «инлайн» для
установке на бетонной подушке или на трубе.
Впрыск – 60 м
3
/ч.
Высота давления – 28 м.
Максимально допустимое давление – 1,7 МПа.
NPSH (насосная машина) – 3,4 м.
Установленная мощность двигателя – 7,5 кВ.
Рабочий ток – 13,65 А.
Для поддержания требуемых параметров сырой воды проектом
предусмотрено два насоса, один является резервным.
2.4 Подбор теплообменного оборудования
2.4.1 Описание, схемы подключения теплообменника
Проточные схемы ГВС с теплообменниками пластинчатого типа
являются наиболее эффективными и гигиеничными в процессе нагрева
воды. Их преимущества перед аккумуляторными неоспоримы, так как
здесь применяются довольно несложные и экономически выгодные