Дубинин А.М. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

Промышленные предприятия потребляют холодную водопроводную

воду на хозяйственно-бытовые цели – это душевые в цехах, в столовых для

приготовления пищи, питье рабочих в цехах, на технические цели – это

охлаждающая вода в подшипниках вращающихся механизмов, в

конденсаторах паровых турбин и электрогенераторах, металлургических

печах и т. д.

Так, на производствах, связанных с загрязнением

тел или требующих

особого санитарного режима, должен быть учтен расход холодной воды в

душевых из расчета 500 л / ч на одну душевую сетку в течение 45 минут

после окончания смены.

Количество душевых сеток на одного рабочего определяется

условиями труда на рабочем месте.

Для цехов с производственными процессами, не вызывающими

загрязнение одежды

и рук, положено Р = 1 сетка на 15 рабочих.

То же, но вызывающее указанные загрязнения

Р = 1 сетка на 7 рабочих.

Для цехов с применением воды и выделением значительного

количества пыли

Р = 1 сетка на 5 рабочих.

Рис. 11.2. Прямоточная схема снабжения холодной водой района.

1 – насосная станция первого подъема; 2 – водоочистные сооружения;

3 – резервуар чистой воды; 4 – насосная станция второго подъема;5 –

водонапорная башня; 6 – распределительные сети; 7 – потребители холодной

воды; 8 – канализационные сети; 9 – станция очистки сточных вод.

Для цехов с выделением особо загрязняющих веществ

Р = 1 сетка на

3 рабочих.

Расход воды на питьевые нужды рабочих для цехов со значительными

тепловыделениями (20 Вт / чел) составляет 45 л / (чел

⋅смену).

Для ориентировочных расчетов потребления холодной водопроводной

воды промышленными предприятиями можно воспользоваться данными

в [15].

Схема водоснабжения промышленного предприятия представлена на

рис. 11.3.

Схема предусматривает очистку воды, повторное использование воды

после охлаждения в градирне и очистку канализационных стоков перед

сбрасыванием в реку.

В водоочистных сооружениях речная вода доводится до питьевого

качества

следующими мероприятиями:

осветление воды. Производится отстаиванием в отстойниках. Для

ускорения процесса применяют коагулянты;

обесцвечивание воды – удаление из воды окрашенных коллоидов. Для

этого применяют окислители (хлорка, озонирование).

Рис. 11.3. Комбинированная схема холодного водоснабжения

промышленного предприятия.

1 – насосная станция первого подъема; 2 – водоочистные сооружения;

3 – резервуар чистой воды; 4 – насосная станция второго подъема; 5 –

промышленное предприятие; 6 – градирня для охлаждения технической

воды; 7 – сборная камера; 8 – циркуляционные насосы; 9 – станция очистки

сточных вод;

обезжелезивание воды. Достигается продуванием через воду воздуха;

фторирование питьевой воды – внесение в воду соединений фтора.

Делается это для предотвращения кариеса зубов;

обеззараживание воды – удаление из воды бактерий и вирусов.

Достигается это хлорированием, озонированием или облучением воды

ультрафиолетовыми лучами.

После прохождения воды через водоочистные сооружения вода

удовлетворяет требованиям к качеству хозяйственно-питьевой воды,

которые сформулированы ГОСТом 2874-82 «Вода питьевая».

Мутность

− до 1,5 мг / л

Цветность

− 20 градусов

Хлориды

− 350 мг / л

Сульфаты

− 500 мг / л

Алюминий

− 0,5 мг / л

Водородный показатель РН

− 6,5 – 8,5

Общая жесткость

− до 7 мг – экв / л

Железо

− 0,3 мг / л

Свинец

− 0,001 мг / л

Медь

− до 1 мг / л

Цинк

− до 5 мг / л

Нитраты

− до 10 мг / л

Общее количество бактерий в 1 мл

− 100 шт.

12. ИСТОЧНИКИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ТЕПЛОПОТРЕБИТЕЛЕЙ

12.1. Производственные и отопительные котельные

12.1.1. Котельные с паровыми котлами

Котельная предназначена для отпуска водяного пара промышленным

потребителям и для подогрева сетевой воды, необходимой для отопления,

вентиляции и горячего водоснабжения промышленных цехов, общественных,

административных и жилых зданий.

Исходные данные для расчета и выбора оборудования:

Расход промышленного пара, D

, кг / с.

Доля возвращаемого конденсата промышленного пара с предприятий,

β = 0 − 1.

Давление и температура промышленного пара на выходе из котельной,

, мПа; t

, °С (см. гидравлический расчет паропровода).

Система теплоснабжения – закрытая двухтрубная.

Максимальная тепловая мощность всех потребителей на отопление и

вентиляцию и среднесуточная на горячее водоснабжение (г. в. с.)

ср

гвс

max

вo,

max

QQQ += , кВт.

Температура прямой и обратной воды в отопительных системах

абонентов при расчетной наружной температуре воздуха:

τ′

и τ′

Расчетный расход сетевой воды на выходе из котельной: G

, кг / с

(см. гидравлический расчет сети).

Мощность тепловых потерь в водяной теплосети в окружающую

среду:

т.п

, кВт.

Расход подпиточной воды в тепловую сеть: G

под.в

, кг / с.

10.

Расход воды на горячее водоснабжение (г. в. с.) – G

гвс

, кг / с.

11.

Марка парогенераторов.

Цель расчета тепловой схемы – определить паропроизводительность

котельной, потоки воды и пара в отдельных точках схемы, а по ним выбрать

основное и вспомогательное оборудование [30].

Методика справедлива как для вновь создаваемых, так и расширяемых

котельных. При расширении котельной тепловая схема просчитывается на

полную мощность с учетом расширения.

Расчетная принципиальная тепловая схема

котельной показана на

рис. 12.1.

Паропроизводительность котельной, кг / с,

∗

= D

+ D

сп

+ D

сн

-(G

роу1

+ G

роу2

где

– расход промышленного пара, кг / с; D

сп

– расход пара на сетевые

подогреватели, кг / с;

сн

– расход пара на собственные нужды котельной

(деаэраторы подпиточной

д1

и питательной D

д2

воды, подогреватели

водопроводной

п1

и химически умягченной D

п2

воды и мазутное хозяйство

мх

= 0,03 D

), кг / с; G

роу1

и G

роу2

– расход питательной воды, впрыскиваемой

в пароохладитель РОУ1 промышленного пара и РОУ2 пара, идущего на

собственные нужды и в сетевые подогреватели, кг / с. Определим

перечисленные расходы пара.

Определение расхода пара на сетевые подогреватели. Для этого

сначала определим температуру обратной сетевой воды на входе в

котельную:

(

)

15τ

ττ

2гвс

⋅

−

′

−

′

∗

, °С.

Определим энтальпию, кДж / кг, конденсата греющего пара после

охладителя

(

)

′

∗

2ок

τ19,4 ,

где

tΔ+

∗

τ – температура охлажденного конденста – t

ок

Здесь:

Δt – недоохлаждение конденсата до температуры обратной сетевой

воды в охладителе (принимается 10

°С); η – КПД подогревателя г. в. с. на

ЦТП, принимается 0,98 (98 %).

Все остальные обозначения см. в исходных данных для расчета и

выбора оборудования.

Температура насыщения в сетевом подогревателе

нас

= τ′

+ Δt

, где Δt

– недогрев сетевой воды в сетевом подогревателе до температуры

насыщения, принимается 10

°С.

Энтальпия

i″

сп

и давление в сетевом подогревателе находятся по

температуре насыщения (кипения) из таблиц [7].

Расход пара на сетевые подогреватели, кг / с, определяется из

уравнения теплового баланса:

()

споксп

тп

max

сп

η⋅

′

−

′′

где

сп

– КПД сетевого подогревателя, принимается 0,98 (98 %).

Температура сетевой воды,

°С, после охладителя конденсата находится

из уравнения теплового баланса охладителя:

()

ηττ

окнас

сп

−+=

∗∗∗

где

– расчетный расход сетевой воды, кг / с, на выходе из котельной; η –

кпд охладителя (принимается 0,98).

Определим расход продувочной воды из паровых котлов, кг / с,

()

пспп

пр

100

DKDDG ⋅++=

где

пр

– процент продувки котлов (зависит от качества сырой (исходной)

воды и способа химводоподготовки), рассчитывается по методике [16] или

принимается студентом в пределах 3 – 15 %.

Расчет тепловой схемы котельной выполняется методом

последовательных приближений, поэтому коэффициент

К в первом

приближении принимается 0,08 – 0,15 с последующим уточнением.

Величина

К⋅D

выражает расход пара котельной на собственные нужды, а

сумма

кпспп

DDKDD =⋅++ – паропроизводительность котельной в первом

приближении, кг / с.

Рис. 12.1. Принципиальная расчетная тепловая схема паровой

котельной.

1 – паровые котлы; 2 – сетевые подогреватели (СП); 3 – охладители

конденсата; 4, 5 – деаэраторы питательной и подпиточной воды; 6 –

химводоочистка; 7 – сепаратор непрерывной продувки котлов; 8 –

охладитель СНП котлов; 9 – барботер; 10 – подогреватель сырой воды; 11 –

подогреватель химочищенной воды; 12 – охладитель деаэрированной воды;

13 – РОУ1 – промышленного пара; 14 – перепускной клапан; 15 – РОУ2 –

пара на собственные нужды и сетевые подогреватели

; 16 – питательные

насосы; 17 – сетевые насосы; 18 – подпиточные насосы; 19 – насосы

аварийной подпитки сети; 20 – канализация; 21 – конденсатный бак; 22 –

насосы сырой воды; 23 – коллектор водопроводной воды; 24 – баки-

аккумуляторы; 25 – конденсатные насосы.

Найдем расход продувочной воды из СНП, кг / с, уходящей в

канализацию, из решения системы уравнений материального и теплового

балансов СНП (сепаратора непрерывной продувки)

прпр

′

−

′′

−

′′

′

∗

Расход вторичного пара из СНП, идущего в питательный деаэратор, кг / с,

прпрпр

GGD

′

−

где

∗

пр

i – энтальпия продувочной воды из барабана котла, определяется по

давлению воды в барабане котла из таблиц [7].

Промышленные паровые котлы выпускаются на стандартный ряд

абсолютных давлений 1; 1,4; 2,4 и 4 МПа. Давление за котлом выбирают по

давлению промышленного пара

i″

пр

и i′

пр

– энтальпии пара и кипящей воды на выходе из СНП. Находятся из

таблиц [7] по давлению 0,12 МПа в деаэраторе питательной воды, с которым

СНП связан паропроводом (см. рис. 12.1).

Определим расход водопроводной воды, кг / с, на входе в котельную

для восполнения потерь:

()

[

]

прппод.впв.в

03,0β125,1 GDGDG

′

−=

где (1 -

β)D

– невозврат конденсата с производства; G

под.в

– потеря воды в

тепловых сетях; 0,03

– потеря конденсата и воды внутри котельной.

Найдем из уравнения теплового баланса охладителя непрерывной

продувки котлов температуру водопроводной воды после охладителя:

()

охлпр

в.в

xвв

пр

−

′

, °С.

Здесь

охл

– температура воды после охладителя, удаляемой в канализацию,

принимается 50

°С; t

– температура холодной водопроводной воды,

принимается 5

°С; η = 0,98 – коэффициент теплопотерь охладителя; t′

пр

–

температура воды, уходящей из СНП, равна 105

°С.

Расход пара на подогреватель водопроводной воды, кг / с, находится из

уравнения теплового баланса подогревателя:

(

)

()

п1

кп

в.вв.в

в.вп1

19,4

′

−

′′

′

−

′

где t″

в.в

– температура водопроводной воды за подогревателем перед ХВО

(принимается 30

°С для нормальной работы химводоочистки); i″

и i′

–

энтальпии пара, поступающего на сетевые подогреватели и собственные

нужды и конденсата. Определяются из таблиц [7] по давлению пара в

сетевых подогревателях (использовано ранее).

Определим расход пара, кг / с, на деаэратор подпиточной воды из

уравнения теплового баланса:

∗

−

′′

−

′

19,4

под.вg1

где

под.в

(см. исходные данные для расчета); i″

, i′

– энтальпия пара и

конденсата в деаэраторе, кДж / кг.

i″

– находится по давлению после РОУ2 в

сетевых подогревателях;

i′

– по давлению в деаэраторе 0,12 МПа;

∗

= t

- 20 – температура химочищенной воды на входе в головку деаэратора,

°С; t

– температура насыщения (кипения) в деаэраторе, находится из таблиц

[7] по давлению в деаэраторе 0,12 МПа,

°С.

Найдем расход химочищенной воды, кг / с, на входе в головку

подпиточного деаэратора:

gпод.вхов

DGG

−

Расход химочищенной воды на входе в головку питательного

деаэратора, кг / с,

хов

в.в

хов

25,1

G −=

Определим расход водяного пара на подогреватель химочищенной

воды, поступающей в деаэратор питательной воды, кг / с,

()

19,4

кп

хов

ховп2

′

−

′′

−

⋅=

∗

Здесь

хов

– температура воды за химводоочисткой, принимается 27°С; t

∗

= t

°С (использовалось ранее).

Из системы уравнений теплового баланса и сохранения массы найдем

расход пара на питательный деаэратор, кг / с,

()

(

)

(

)

(

)( )

()

пg

gпрпркgппмxпgховокgсп

19,4β19,4

212

⋅

′

−

′′

′

−

′′

−−

′

++++−

′

−

′

∗

iiDtiDDDDtiGiiD

Здесь

– температура конденсата, возвращаемого с производства

(принимается 95

°С). Все остальные символы использовались ранее.

Производительность питательного деаэратора, кг / с,

ппрспмхппхов

21222

DDDDDDGDG

Уточненный расход на собственные нужды, кг / с,

мхппсн

2121

DDDDDD

(Ранее принимался в первом приближении

сн

= К⋅D

, где К = 0,08 - 0,15).

Найдем расход воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ1, при

получении редуцированного промышленного пара из уравнения теплового

баланса РОУ1:

пвк

nк

′

−

′′

′

−

′

пРОУ

, кг / с

Здесь

i″

– энтальпия пара за котлом, определяется по давлению и

температуре пара за котлом из таблиц [1]. Параметры пара за котлом

определяются из [7].

i″

– энтальпия пара, отпускаемого на промышленные

нужды, находится по давлению и температуре промышленного пара (см.

исходные данные для расчета);

i′

пв

– энтальпия питательной воды перед

котлом, равна

i′

, кДж / кг (см. ранее).

Расход питательной воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ2 при

получении пара, идущего в сетевые подогреватели и отпускаемого на

собственные нужды котельной, кг / с,

()

nbк

снк

снспРОУ

DDG

′′

−

′′

′

−

′

Здесь

i″

сн

– энтальпия пара, поступающего в сетевые подогреватели и на

собственные нужды, кДж / кг. Находится по давлению в сетевых

подогревателях из [7] (см. ранее).

Уточненная паропроизводительность котельной, кг / с,

(

)

РОУ2РОУ1спснпк

GGDDDD +−++=

∗