1.3 Расчет тепловой схемы котельной

При расчете тепловой схемы котельной используются уравнения теплового и материального (весового) баланса для всех её элементов, при расчете диаметров трубопроводов - уравнение неразрывности потока.

В общем случае основными целями расчета тепловой схемы котельной являются:

• определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды и потерь,

• определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора основного оборудования;

• определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).

Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную производительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для 4-х характерных режимов с соответствующих температуре наружного воздуха в населенном пункте, определяемые по СНБ 2.04.01-2000 «Строительная климатология» [1], СНБ 4.02.01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» [2] или по таблице 1 приложений.

Для расчетных режимов приняты температуры:

1. наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92;

2. средней наиболее холодного месяца;

3. средней температуры за отопительный период;

4. летнего периода.

Исходя из заданных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для всех характерных режимов определяются:

1.3.1 Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:

(1.1)

где ⁰С – расчетная температура внутреннего воздуха;

_, ⁰С – температура наружного воздуха расчетного периода;

_, ⁰С – средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки [прил. А].

_{Для летнего периода не определяется.}

1.3.2 Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию в расчётный период, МВт:

, (1.2)

где – тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, МВт, принимается по заданию.

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в летний период, МВт:

, (1.3)

где β = 0,8 – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному периоду;

55 – температура горячей воды в системе горячего водоснабжения, ºС;

t_ив = 5 ºС – температура холодной воды в отопительный период;

= 15 ºС – температура холодной воды в летний период.

1.3.4 Текущая температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах:

_(1.4)

_(1.5)

где – температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, °С, принимаются по заданию.

В летний период параметры теплоносителя _.

1.3.5 Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию, т/ч:

_(1.6)

где – теплоемкость воды.

1.3.6 Расход сетевой воды на горячее водоснабжение, т/ч:

(1.7)

где – тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт, принимается по заданию.

1.3.7 Общий расход сетевой воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети, т/ч:

_(1.8)

1.3.8 Расход пара на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, т/ч:

_(1.9)

_(1.10)

где – энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды, кДж/кг (давление 0,7 МПа), =2763 кДж/кг;

кДж/кг – энтальпия конденсата на выходе из подогревателей воды;

– КПД подогревателя.

1.3.9 Выработка пара для внешних потребителей, т/ч:

_{, (1.11)}

где – расход пара на технологические нужды, т/ч; принимается по заданию.

1.3.10 Максимальная паропроизводительность котельной установки, т/ч:

_{, (1.12)}

где – расход пара на собственные нужды котельной, т/ч;

– потери пара внутри котельной, т/ч.

1.3.11 Расход питательной воды, подаваемой в котел, т/ч:

_{, (1.13)}

где – расход продувочной воды, т/ч. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» [3], для котлов с давлением до 1,4 МПа включительно, расход продувочной воды должен быть не более 10% от ,

С учетом расхода пароводяной смеси , т/ч, идущей на продувку котла, принимается типоразмер сепаратора непрерывной продувки (СНП). Характеристики СНП приведены в таблице 3.4.

1.3.12 Расход пара , т/ч, расход остаточной воды , т/ч, на выходе из сепаратора непрерывной продувки определяется исходя из уравнения материального и теплового баланса сепаратора.

_,

отсюда:

_(1.14)

_(1.15)

где – расход остаточной воды на выходе из сепаратора, т/ч;

энтальпии насыщенного пара и воды на выходе из СНП при давлении 0,15МПа, кДж/кг ⁰С, ;

- энтальпия насыщенного пара при давлении на входе в СНП, кДж/кг⁰С по таблице 2 приложений.

1.3.13 Потери конденсата технологическими потребителями, т/ч:

_(1.16)

где – возврат конденсата технологическими потребителями, принимается согласно заданию.

1.3.14 Расход подпиточной воды, т/ч, определяется для максимального зимнего периода. Согласно ТКП 45-4.02-182-2009 «Тепловые сети» [4], принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения:

_{, (1.17)}

где – объем воды в системе теплоснабжения, м³.

_{, (1.18)}

где – удельный объем воды в системе, м³/МВт. Для закрытых систем теплоснабжения жилых районов ; для промышленных предприятий [5].

1.3.15 Расход деаэрированной воды, т/ч:

_(1.19)

1.3.16 Выпар из деаэратора, т/ч:

_(1.20)

1.3.17 Общее количество воды, которое должно подвергнуться умягчению, т/ч:

_(1.21)

Действительный расход сырой воды, которая подается в котельную, будет несколько больше, т.к. часть воды используется для регенерации фильтров: , т/ч.

1.3.18 Определяем температуру исходной воды на выходе из охладителя непрерывной продувки. Из уравнения теплового баланса:

_(1.22)

где – температура исходной воды. Принимаем для зимнего периода и для летнего периода;

– температура продувочной воды на выходе из сепаратора, ^оС. Принимается равной температуре насыщения =111,35 ^оС при давлении на выходе 0,15 МПа.

– температура продувочной воды на выходе из теплообменника, ^оС, .

1.3.19 Расход пара на подогрев исходной воды:

_(1.23)

где – температура воды, необходимая для эффективной химводоочистки;

– температура конденсата после паро-водяного теплообменника;

– тоже, что в формуле 1.9.

1.3.20 Температура воды на выходе из охладителя выпара (на входе в деаэратор):

_(1.24)

где – температура конденсата после охладителя выпара, .

– энтальпия насыщенного пара на выходе из деаэратора, кДж/кг; принимается по давлению 0,12 МПа; =2684 кДж/кг.

1 .3.21 Расход пара на деаэрацию воды:

_(1.25)

где – температура деаэрированной воды после деаэратора, ^оС; принимается по таблице насыщения пара при давлении , .

1.3.22 Расчетное значение расхода пара на собственные нужды котельной, т/ч:

(1.26)

1.3.23 Относительная погрешность расчета:

_(1.27)

При Δ<10% считается, что учебный расчет выполнен с необходимым приближением и не требует пересчета. Если погрешность расчета составила более 10 %, то производится перерасчет с уточненным значением расхода пара на собственные нужды, т.е. принимается равным (начиная с п.1.3.10).

С учетом расчетного значения расхода пара максимальная паропроизводительность котельной составит:

_(1.28)

1.3.24 Температура на входе в сетевой подогреватель, т/ч:

(1.29)

– энтальпия насыщенного пара на выходе из сетевого подогревателя, кДж/кг; принимается по давлению 0,7 МПа; =697 кДж/кг.

1 .3.25 Температура конденсата на выходе из охладителя конденсата, т/ч:

_(1.30)

Результаты расчета сводятся в таблицу 1.1.