- •Теплогенерирующие установки
- •Часть 2 Методические указания к дипломному проектированию
- •634003, Г. Томск, ул. Партизанская, 15. Оглавление
- •1. Отопительные котельные
- •1.1. Закрытая система теплоснабжения
- •1.2. Открытая система теплоснабжения
- •2. Расчет
- •2.1. Расчет принципиальной тепловой схемы
- •2.2. Расчет принципиальной тепловой схемы
- •3. Производственно-отопительные
- •3.1. Закрытая двухтрубная система теплоснабжения
- •3.2. Открытая двухтрубная система теплоснабжения
- •4. Расчет
- •4.1. Расчет принципиальной тепловой схемы
- •4.2. Расчет принципиальной тепловой схемы
- •5. Расчет оборудования
- •5.1. Расчет диаметров труб тепловой схемы
- •5.2. Расчет водоподготовительной установки
- •5.2.1. Расчет II ступени Na-катионирования
- •5.2.2. Расчет I ступени Na-катионирования
- •5.3. Подбор деаэратора
- •5.4. Подбор насосов
- •5.4.1. Подбор сетевых насосов
- •5.4.2. Подбор подпиточных насосов
- •5.4.3. Подбор питательных насосов
- •5.4.4. Подбор насосов исходной воды
- •Список рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению) [6]
- •Состав воды некоторых рек России [5]
- •Трубы стальные электросварные прямошовные
- •Конструктивные и технологические показатели фильтров [5]
- •Конструктивные и технологические показатели вакуумных деаэраторов [3, 5]
- •Конструктивные и технологические показатели атмосферных деаэраторов [5]
- •Насосы сетевые [7]
- •Насосы исходной воды и подпиточные насосы [7]
- •Насосы питательные [7]
3. Производственно-отопительные
КОТЕЛЬНЫЕ
С ПАРОВЫМИ КОТЕЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ
3.1. Закрытая двухтрубная система теплоснабжения
По этой схеме сетевая вода из подающего трубопровода поступает в подогреватели системы горячего водоснабжения, где холодная вода из водопровода нагревается и поступает к водоразборным кранам потребителей горячего водоснабжения, а охлажденная сетевая вода возвращается в обратный трубопровод тепловой сети. Отсутствие водоразбора из теплосети значительно уменьшает расход подпиточной воды, проходящей химводоочистку (ХВО) и идущей для компенсации потерь теплоносителя в тепловой схеме. Поэтому оказывается экономически целесообразным не устанавливать дополнительный узел водоподготовки для подпиточной воды, а готовить ее в системе ХВО питательной воды котельных агрегатов, несмотря на то, что стоимость питательной воды выше, поскольку она проходит две ступени умягчения, в то время как для подпиточной воды теплосети достаточно одной ступени. Расход подпиточной воды Gподп для закрытых систем теплоснабжения принимается в размере 1,5÷2 % от расхода сетевой воды.
На рис. 3.1 представлена принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной для закрытой двухтрубной системы теплоснабжения с независимой (параллельной) схемой подключения к тепловой сети потребителей горячего водоснабжения ГВ, отопления и вентиляции ОВ. Сырая вода поступает под давлением или из водопровода, или насосом НИ создается напор, необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений в подогревателях, фильтрах ХВО и трубопроводах. Температура исходной воды tисх принимается равной 15 С летом и 5 C зимой, а расход Gисх должен обеспечивать питание котельных агрегатов К, подпитку тепловой сети, компенсацию расхода пара на собственные нужды и потерь теплоносителя в тепловой схеме, тепловых сетях и у потребителя. Вначале исходная вода нагревается в охладителе непрерывной продувки ТО1 и затем в паровом водоподогревателе ТО2 до температуры 25÷35 С.
Указанный
диапазон температур исключает конденсацию
водяных паров из воздуха на внешней
поверхности трубопроводов и оборудования
водоподготовки и обеспечивает стабильную
работу катионита. Часть воды используется
на собственные нужды химводоочистки
(взрыхление, регенерация, отмывка и др.)
и составляет 15÷20 % расхода
.
Рис. 3.1. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной
с
закрытой двухтрубной системой
теплоснабжения
В процессе химводоочистки из воды удаляются соли жесткости – Са и Мg, а температура воды при этом снижается на 2÷3 C. Далее умягченная вода нагревается в паровом водоподогревателе ТО3 и водо-водяном подогревателе ТО4 до температуры 60÷90 С и направляется в колонку деаэратора, в верхнюю часть которой также поступает конденсат от всех паровых подогревателей и от технологического производства ТП. В нижнюю часть колонки деаэратора и в водный объем питательного бака ДА (через барботажное устройство) подается пар давлением 0,12 МПа для подогрева умягченной воды до температуры кипения 104 С. Чем ниже температура воды и конденсата, поступающих в деаэратор, тем больше расход пара на деаэрацию Dд. Выделившиеся из воды коррозионно-активные газы вместе с паром удаляются в атмосферу или поступают в охладитель выпара (на схеме не показан) для нагрева умягченной воды, поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат – в дренаж.
Питательный бак-деаэратор ДА должен иметь тепловую изоляцию, а геодезическая высота установки ДА быть не менее 8÷10 м для создания подпора воды на всасывающем патрубке питательного ПН и подпиточного насоса ППН. Из бака деаэратора питательная вода с температурой 102÷104 С поступает в теплообменник ТО4, где охлаждается до 70С при сжигании природного газа или малосернистого мазута: до 90 С при сжигании сернистого мазута и до 100 С – высокосернистого мазута.
Это условие необходимо для предотвращения низкотемпературной коррозии внешних поверхностей нагрева водяного экономайзера. Одна (большая) часть питательной воды питательным насосом ПН нагнетается в водяной экономайзер ЭК, где нагревается за счет теплоты горячих уходящих газов. Другая (меньшая) часть воды Gподп подпиточным насосом ППН нагнетается в обратный трубопровод теплосети, перед сетевым насосом СН, для компенсации потерь теплоносителя в тепловых сетях. Расход подпиточной воды для закрытых систем теплоснабжения принимается 1,5÷2 % от расхода сетевой воды.
В водяном экономайзере некипящего типа питательная вода не догревается до температуры насыщения на 20÷40 С и по питательной линии поступает в водный объем верхнего барабана парового котельного агрегата К, где вырабатывается сухой насыщенный пар.
Из котла пар по паропроводу поступает в редукционно-охладительную установку РОУ, где путем дросселирования (редуцирования) давление пара снижается, например, с 1,4 до 0,7 МПа или до давления, необходимого для технологического производства (0,5÷1,2 МПа). В результате дросселирования (при i = const) получается перегретый пар, и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) подается необходимое количество питательной воды Gроу с температурой 70÷100 С для охлаждения перегретого пара и получения сухого насыщенного пара.
Далее сухой насыщенный пар поступает в парораспределительный коллектор ПК (гребенку), откуда расходуется:
– на
технологические нужды ТП в количестве
Dт.н;
конденсат возвращается в конденсатный
бак (на схеме не показан) или непосредственно
в колонку деаэратора, и его количество
Gт.н
зависит от процента возврата μ; потери
технологического конденсата
;
– на подогреватели сетевой воды ТО5, ТО6 в количестве Dс.т, где передает теплоту воде теплосети Gс, а конденсат после теплообменников возвращается в колонку деаэратора;
– на собственные нужды котельной в количестве Dс.н (предварительно принимаются в размере 7÷15 % от потребления пара);
– на компенсацию потерь пара Dпот в тепловой схеме, потерь тепла подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара; принимаются в размере 2÷3 % от потребления пара.
Предварительно
принятые величины уточняются на
заключительном этапе расчета при
сопоставлении Dс.н
и полученных в результате расчета
расходов пара на собственные нужды
,
которые включают в себя расход пара:
–
:
на подогреватель исходной воды ТО2 и
расход пара
на подогреватель ТО3 умягченной воды;
конденсат от подогревателей с температурой
60÷90 С
возвращается в колонку деаэратора;
–
:
на деаэрацию воды, причем давление пара
после редукционного клапана РК снижается
до 0,12 МПа путем дросселирования (при i
= const);
–
:
на мазутное хозяйство МХ, зависящий от
расхода, теплоемкости и температуры
мазута, типа горелки, удельного расхода
пара на распыливание мазута в форсунках
(условно
можно принять около 1÷3 % от
внешнего потребления пара); конденсат
в количестве 50÷60 % с температурой 50÷80
С
возвращается в деаэратор;
– на обдувку внешних поверхностей нагрева труб кипятильного пучка котла и водяного экономайзера, а также на паровые питательные насосы (этот расход в расчете не учитывается и входит в Dпот).
Из
парового котельного агрегата по
продувочной линии котловая вода
поступает в сепаратор (расширитель)
непрерывной продувки СНП, где происходит
снижение давления до 0,12÷0,2 МПа; вода
вскипает и разделяется на остаточную
воду
и пар вторичного вскипания
(при давлении 0,15 МПа).
Пар из СНП используется в деаэраторе
ДА, а вода направляется в охладитель
непрерывной продувки ТО1, где, отдавая
теплоту исходной воде, охлаждается до
температуры 40÷60 С
и сбрасывается в барботер БР. Величина
продувки зависит от солесодержания
котловой воды (зависит от типа котла) и
питательной воды после водоподготовки
и принимается равной 2÷10 % от
паропроизводительности котельных
агрегатов.
Работа тепловой сети
Обратная сетевая вода с температурой 70 С (в максимально-зимнем режиме) сетевым насосом СН нагнетается в паровые водоподогреватели ТО6 и ТО5, где нагревается паром до температуры 150 С, и поступает в теплосеть.
Температура
воды, поступающей в систему отопления
и вентиляции потребителя ОВ,
регулируется с помощью элеваторного
узла Э путем смешивания прямой сетевой
воды
(
=
150 С
в максимально-зимнем режиме) с обратной
из системы отопления (
=
70 С)
для получения воды с температурой (
=
95 С),
поступающей в систему ОВ коммунально-бытового
потребителя.
Температура воды, поступающей в водоразборные краны
системы
горячего водоснабжения ГВ
(
=
50÷75 С),
регулируется изменением расхода прямой
сетевой воды через подогреватель
горячего водоснабжения ТО7, установленный
в тепловом пункте здания.
При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной (холодной пятидневки), температура сетевой воды в подающем трубопроводе регулируется в соответствии с температурным графиком путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий, минуя сетевые подогреватели ТО5 и ТО6, по перемычке АВ, на которой установлен регулятор температуры РТ.
Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельной должны определяться для трех характерных режимов:
– максимально-зимнего: при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;
– наиболее холодного месяца: при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодном месяце;
– летнего: при расчетной температуре наружного воздуха теплого периода (расчетные параметры А).
