Описание тепловой схемы котельной

Принципиальная тепловая схема котельной приведена на рисунке 1.

Рис.1 – Принципиальная тепловая схема автоматизированной котельной:

1-водогрейный котел; 2-сетевые насосы; 3-подпиточные насосы; 4-котловые насосы; 5-рециркуляционный насос; 6-калорифер; 7-подогреватель сетевой воды; 8-клапан подпитки сети; 9-клапан подпитки котлов; 10-клапан сброса воды; 11-регулирующий клапан калорифера; 12-регулирующий клапан подогревателя сетевой воды; ТЕ-датчик температуры; РЕ-датчик давления.

Сетевая вода из обратного трубопровода Т2 подается сетевым насосом 2 в подогреватель сетевой воды 7, в котором нагревается водой из котлов и подается в тепловую сеть. Регулирование отпуска теплоты осуществляется автоматическим клапаном 12.

Регулировка температуры сетевой воды при изменении температуры наружного воздуха осуществляется методом качественного регулирования, который заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя, подаваемого в сеть, при неизменном расходе.

Температура воды на входе в котел должна быть выше точки росы дымовых газов, чтобы не было конденсации водяного пара в конвективных пучках котла. При сжигании природного газа подаваемую в котлы воду нагревают до 70°С путем подмеса нагретой воды (95°С) в питающий трубопровод рециркуляционным насосом 5.

Циркуляцию воды в контуре котлов обеспечивают котловые насосы 4.

Потери теплоносителя в котлах и тепловой сети восполняются предварительно очищенной водой при помощи подпиточных насосов 3. Регулирование объема подпитки осуществляется клапаном подпитки сети 8 и клапаном подпитки котлов 9.

Отопление помещения котельной осуществляется калорифером 6.

Расчет тепловой схемы котельной

В общем случае основной целью расчёта тепловой схемы 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 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 соответствующей наружного воздуха в г.Нижний Новгород для характерных режимов определяются по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» [1]:

1. максимально-зимнего (-31 °С),

2. средней температуры наиболее холодного месяца (-17 °С),

3. средней температуры за отопительный период (-3,2 °С),

4. летнего.

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

Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию:

(6)

где – расчетная тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию ,

– расчетная температура внутри помещений, принимается +20°С,

- температура наружного воздуха, [1] °С,

- температура наружного воздуха при максимально-зимнем режиме, [1] °С.

Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:

(7)

Мощность котельной с учетом собственных нужд котельной:

(8)

Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе:

(9)

где – расчетная температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С.

Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе:

(10)

где – расчетная температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С.

Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

(11)

где – тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, кДж/ч;

, – температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах, °С,

– теплоемкость воды.

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:

(12)

где – тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, кДж/ч;

Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети:

(13)

Определяем расход воды через котлы:

(14)

где – температуры на выходе и входе из котельного агрегата в максимально-зимнем режиме, °С. ;

Рассчитываем температуру воды на выходе из котельного агрегата для основных режимов работы, предполагая, что температура на входе поддерживается постоянной :

(15)

Расход воды на собственные нужды котельной:

(16)

Расход подпиточной воды, согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения.

(17)

Где – объем воды в системе теплоснабжения, м³.

(18)

Где – удельный объем воды в системе, м³/МВт. Для закрытых систем =65 м³/МВт;

– тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию МВт;

– тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт.

Расход воды через подогреватель сетевой воды:

(19)

где – температуры воды на входе и выходе из подогревателя сетевой воды. Принимаем ;

Расход воды через рециркуляционную перемычку:

(20)

Расход воды через перемычку:

(21)

Расчет тепловой схемы для всех режимов сведен в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет тепловой схемы

№ п/п	Наименование величин	Режимы
		максимально-зимний	средняя температура наиболее холодного месяца	средняя температура за отопительный период	летний
1	Температура наружного воздуха tн.в., °С (в зависимости от города)	-31	-17	-3,2	-
2	Температура внутри отапливаемых помещений tв.н., °С	20	20	20	20
3	Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию Qо.в., МВт (по варианту)	0,90	0,65	0,41	0,00
4	Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Qг.в., МВт (по варианту)	0,25	0,25	0,25	0,25
5	Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию α	1,00	0,73	0,45	-
6	Коэффициент, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной Кс.н.	1,02	1,02	1,02	1,02
7	Тепловая нагрузка котельной Qк.у., МВт	1,17	0,74	0,44	0,26
8	Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе t1, °С	90	74	70	70
9	Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе t2, °С	60	56	59	20
10	Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию Gо.в., т/ч	25,80	30,96	30,96	-
11	Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gг.в., т/ч	7,17	11,85	18,91	4,30
12	Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети Gс., т/ч	32,97	42,81	49,87	4,30
13	Расход воды через котлы Gк, т/ч	40,25
14	Температура воды на выходе из котельного агрегата , при =70°С	95	86	79	76
15	Расход воды на собственные нужды котельной Gс.н.	0,79	1,25	2,10	3,56
16	Расход воды на линии рециркуляции =70°С=const Gрц., т/ч	16,10	18,70	22,03	36,22
17	Расход воды по перемычке Gпм., т/ч	4,71	16,52	22,57	0,43
18	Объем воды в системе теплоснабжения Vсист, м3	74,75
19	Расход подпиточной воды Gподп, т/ч	0,56
20	Расход исходной воды Gисх, т/ч	0,67
21	Температура на входе в подогреватель сетевой воды,	95	89	85	85
22	Температура на выходе из подогревателя сетевой воды,	70	66	69	30
23	Расход воды через подогреватель сетевой воды Gпсв, т/ч	39,56	49,11	60,32	38,70