Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

го баланса пара и воды. В результате определяется расчетная паропро-

изводительность (для паровых котельных) или теплопроизводитель-

ность (для водогрейной котельной).

Расчетом определяется температура различных потоков воды (се-

тевой, подпиточной, сырой, химочищенной) и конденсата.

Результаты расчета являются исходными данными для расчета

и выбора оборудования отдельных элементов тепловой схемы и основ-

ных трубопроводов котельн

ой. Принципиальная тепловая схема являет-

ся расчетной, поэтому на ней указываются в общем виде расходы и па-

раметры потоков.

Исходные данные и результаты расчетов для всех характерных ре-

жимов заносятся в таблицу. При расчете тепловых схем составляются

уравнения теплового баланса для всех элементов схемы и уравнения ма-

териального баланса для точек (узлов) смешения потоков.

Особенности расчета тепловой схемы

котельной с паровыми котлами

Расчет схемы производственно-отопительной котельной рекомен-

дуется для пяти характерных режимов: максимально зимнего, самого

холодного месяца, в точке «излома» температурного графика, летнего,

среднезимнего.

Схема чисто производственной котельной (без тепловой нагрузки

с сетевой водой) рассчитывается только для двух режимов: максималь-

но зимнего и летнего.

Если производственно-отопительная котельная работает на четы-

рехтрубные тепловые сети, то расч

ет производится для четырех режи-

мов: максимально зимнего, самого холодного месяца, среднезимнего

и летнего. Это обусловлено тем, что график температур сетевой воды

для четырёхтрубной сети не имеет точки «излома».

Расчет схемы паровой котельной начинается с составления баланса

пара для предварительной оценки паропроизводительности

потснспто

DDDDD

= , т/ч,

где

– расход свежего пара на технологию;

сп

– расход свежего пара на сетевые подогреватели;

сн

– расход свежего пара на собственные нужды котельной (паро-

водяные подогреватели, деаэраторы);

пот

– внутрикотельные потери пара.

Если паровые котлы вырабатывают перегретый пар и для отпуска па-

ра на технологию сетевые подогреватели, собственные нужды установле-

ны РОУ, необходимо прежде определить расход редуцированного пара.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Суммарный расход редуцированного пара внешним потребителям

тепла

роу

сп

роу

DDD += , т/ч,

где

роу

D – расход отпущенного пара на технологию (по заданию);

роу

сп

D – расход пара на сетевые подогреватели определяется из

уравнения теплового баланса для блока сетевых подогревателей.

Суммарный расход свежего пара внешним потребителям

)(

пв

роу

пв

роу

сп

роу

псптп

DDDDD

−

+=+= , т/ч,

где

пв

– энтальпия питательной воды, кДж/кг;

роу

– энтальпия свежего пара, кДж/кг;

роу

i – энтальпия редукционного пара, кДж/кг.

Расход пара на собственные нужды котельной принимается с по-

следующим уточнением в размере 5–8 % внешнего теплопотребления:

псн

08,005,0 DD

−

При сжигании в котлах в качестве топлива мазута необходимо до-

полнительно учесть расход пара на мазутное хозяйство

маз

D , который

определяется расчетом с учетом схемы подогрева мазута.

Принимается величина внутрикотельных потерь – 3 % от (

D +

сн

);

пот

D =0,03(

сп

D+ +

сн

D ).

После оценки D

котельной составляются уравнения теплового ба-

ланса для каждого элемента схемы (подогревателей, сепаратора, деаэра-

торов), из которых определяются:

•

пароводяные теплообменники: расход греющего пара;

•

водоводяные теплообменники, в том числе охладители выпара:

температура подогрева нагреваемого теплоносителя;

•

деаэраторы: расход греющего пара.

Если в схеме есть узлы (точки) смешения потоков воды, для них

составляется уравнение теплового баланса для определения температу-

ры смешанного потока.

На основании расчетных значений расхода редуцированного и све-

жего пара составляется баланс пара и определяется расчетная паропро-

изводительность –

D .

Расхождение

D с принятой в предварительном расчете

D не

должно превышать 3–5 %.

В первую очередь расчет схемы выполняется для максимально

зимнего режима.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Особенности расчета тепловой схемы

котельной с водогрейными котлами

Расчет схемы отопительной котельной рекомендуется выполнять

для пяти характерных режимов.

При расчете схемы температуры сетевой воды в подающей и об-

ратной сети берутся из температурного графика. При отсутствии темпе-

ратурного графика производится расчет температур сетевой воды при

заданных температурах наружного воздуха для характерных режимов.

Расчетом определяются расходы сетевой и подпиточной воды, расходы

воды на рециркуляцию и че

рез линию перепуска. Определяется сум-

марный расход воды, пропускаемой через водогрейные котлы и через

каждый котел –

Особенности расчета тепловой схемы

пароводогрейной котельной

Расчет схемы разделяется на две части: расчет водогрейной части

и расчет паровой части котельной. Расчеты выполняются в соответст-

вии с настоящими рекомендациями и примерами расчета, приведенны-

ми в литературе для паровой и водогрейной котельных.

4.6. Пример расчета принципиальной тепловой схемы

паровой котельной

4.6.1. Исходные данные для расчета

Принципиальная тепловая схема представлена на рис. 4.1.

Котельная предназначена для отпуска пара технологическим по-

требителям и для подогрева горячей воды для отопления, вентиляции

и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Система те-

плоснабжения – закрытая. Пар, вырабатываемый в паровых котлах, рас-

ходуется на технологические нужды: с параметрами 14 кгс/см

, 250 °С –

в количестве

=10 т/ч и с параметрами 6 кгс/см

, 190 °С – в количестве

= 103 т/ч; на подогреватели сетевой воды с параметрами P=6 кгс/см

t=190 °С (расчетная тепловая нагрузка в виде горячей воды 15 Гкал/ч),

а также на собственные нужды и восполнение потерь в котельной. Тем-

пературный график тепловых сетей для жилого района – 150÷70 °С.

Расчетная минимальная температура наружного воздуха – 30 °С. Для

расчетов принимается температура сырой воды зимой 5 °С, летом – 15 °С,

подогрев воды перед водоподогревательной установкой – до 20 °С. Де-

аэрация питательной и подпиточной воды осуществляется в деаэрат

орах

при температуре 104 °С; питательная вода имеет температуру 104 °С,

подпиточная – 70 °С.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

ДА

ВПУ

В теплосеть

Из теплосети

Пар на производство

Пар

с производства

Пар на собственные

нужды

Сырая

вода

Рис. 4.1. Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами:

1 – паровой котел; 2 – деаэратор питательной воды; 3 – деаэратор подпиточной воды; 4 – охладитель выпара; 5 – насос сырой

воды; 6 – насос питательный; 7 – насос подпиточный; 8 – насос сетевой; 9 – насос конденсатный; 10 – бак конденсатный;

11 – охладитель продувочной воды; 12 – подогреватель сырой воды; 13 – подогреватель химически очищенной воды;

14 – охладитель подпиточный воды; 15 – охладитель конденсата; 16 – подогреватель сетевой воды; 17 – РОУ; 18 – сепаратор

непрерывной продувки

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Возврат конденсата от технологических потребителей пара – 50 %

и его температура – 80 °С. Предусматривается непрерывная продувка

паровых котлов с использованием отсепарированного пара в деаэраторе

питательной воды. По характеру работы котельная является производ-

ственной. Продолжительность стояния температур наружного воздуха

приводится в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Продолжительность стояния температур наружного воздуха

–30 –20 –15 –10 –5 0 +8

10 150 500 1100 2400 3500 5424

4.6.2. Методика расчета принципиальной тепловой схемы

паровой котельной

Расчет тепловой схемы выполнен для максимальнозимнего режима.

Расход сетевой воды через подогреватели

188

70150

1015

о.в.

с.в.

−

⋅

−

т/ч,

где

G – расход сетевой воды, т/ч;

о.в

– расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водо-

снабжение с учетом потерь, Гкал/ч;

, i

– соответственно энтальпии воды после и до подогревателя,

ккал/кг.

Расход пара на подогреватели сетевой воды

7,25

98,0)806,675(

10)70150(188

η)(

)(

подк

роу

псв

⋅−

⋅−⋅

⋅−

−⋅

iiG

т/ч,

где

роу

– энтальпия редуцированного пара, ккал/кг;

– энтальпия конденсата после охладителя конденсата, ккал/кг.

Суммарный расход редуцированного пара для внешних потребителей

7,1287,25103

псвт2

роу

=+=+= DDD т/ч.

Расход свежего пара на РОУ

5,123

)104699(

)1046,675(

7,128

(

)(

п.в.

роу

п.в.

роу

−

т/ч,

где

п.в.

– энтальпия питательной воды, ккал/кг;

роу

i – энтальпия свежего пара, ккал/кг.

Суммарный расход свежего пара на внешних потребителей

5,1335,12310

роу

тт2

=+=+= DDD т/ч.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Количество воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ, при по-

лучении редуцированного пара для внешних потребителей

2,5

)104699(

)6,675699(

7,128

)(

п.в.

роу

роуроу

−

т/ч.

При расчете редукционно-охладительной установки потери тепло-

ты в окружающую среду из-за их незначительности не учитываются.

Расход пара на другие нужды котельной предварительно, с после-

дующим уточнением, принимается в размере 5 % внешнего потребле-

ния пара:

7,605,0

тс.н.

== DD т/ч.

Суммарная паропроизводительность котельной, с учетом потерь,

принимаемых равными 3 %, и расхода пара на другие нужды котельной

5,144

97,0

7,65,133

97,0

с.н.т

т/ч.

Потеря конденсата, с учетом 3 % его потерь внутри котельной,

9,605,14403,0)10103(5,003,0)(5,0

т1т2

к.пот.

=⋅++⋅=⋅++⋅= DDDG т/ч.

Расход химически очищенной воды при величине потерь воды в те-

пловых сетях 2 % общего расхода сетевой воды равен сумме потерь

конденсата и количества воды для подпитки тепловых сетей:

7,6418802,09,6002,0

с.в.к.пот.хов

=⋅+=⋅+= GGG т/ч.

Принимая расход воды на собственные нужды водоподготовитель-

ной установки равным 25 % расхода химически очищенной воды, полу-

чим расход сырой (исходной) воды:

9,807,6425,125,1

хови.в.

⋅

= GG т/ч.

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды может быть

определен после уточнения температуры сырой воды за охладителем

продувочной воды паровых котлов.

Количество воды, поступающей от непрерывной продувки,

4,4

100

5,1443

100

пр

⋅

т/ч,

где

пр

= 3 % – принятый процент продувки котлов, определяемый от

качества исходной воды и способа химводоподготовки.

Количество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

78,0

)4,1047,640(98,0

)4,1043,197(4,4

)(

пр

прпр

пр

−⋅

iiх

iiG

т/ч,

где х – степень сухости пара на выходе из расширителя;

пр

, ii – соответственно энтальпия продувочной воды на входе

в расширитель (при P

= 14 кгс/см

) и энтальпия концентрата продувоч-

ной воды на выходе из расширителя (при P

= 1,2 кгс/см

), ккал/кг;

пр

i – энтальпия пара на выходе из сепаратора расширителя проду-

вочной воды (при P

= 1,2 кгс/см

), ккал/кг.

Количество воды на выходе из расширителя

62,378,04,4

прпр

пр

=−=−= DGG т/ч.

Температура сырой воды после охладителя продувочной воды

8,75

9,80

)5098,04,104(62,3

)η(

х.в.

и.в.

охл

пр

с.в.

−⋅⋅

= t

iiG

t °С,

где i

охл

= 50 ккал/кг – энтальпия продувочной воды после охладителя.

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды

95,1

98,0)3,1596,675(

8,720

9,80

)(

под

роу

с.в.впуи..в.

с..в.

⋅−

−

η⋅−

−⋅

iiG

D т/ч,

где

i – энтальпия конденсата редуцированного пара (при P

= 1,2 кгс/см

Подогрев химически очищенной воды производится:

– в водоводяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды

за счет охлаждения деаэрированной воды от 104 до 70 °С;

– в пароводяном подогревателе до деаэратора питательной воды за

счет теплоты редуцированного пара.

Подогрев химически очищенной воды в охладителях выпара из де-

аэраторов в данном случае незначителен и не учитывается, так как

практически не ск

азывается на точности расчета схемы. Температура

воды, поступающей в деаэратор за теплообменником для охлаждения

подпиточной воды, определяется из уравнения теплового баланса теп-

лообменника:

2,54

5,3

98,0)70104(8,3

η)(

подп

хов

под

подп

подпподп

хов

⋅−⋅

iiG

tt °С,

где 18

хов

=t °С – температура воды после ВПУ;

8,302,0188

подп

=⋅=G т/ч – расход подпиточной воды;

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

5,3

подп

хов

=G т/ч – предварительно принятый расход химически очи-

щенной воды, поступающей в деаэратор для подпитки тепловых сетей.

Расход пара на деаэратор подпиточной воды

33,0

98,0)1046,675(

)2,54104(8,3

η)(

)(

под

подп

роу

хов

подпподп

подп

⋅−

−⋅

⋅−

−⋅

iiG

D т/ч.

С учетом количества пара, идущего на подогрев воды, фактический

расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор для под-

питочной воды, равен

47,333,08,3

подп

дподп

факт

хов

=−=−= DGG т/ч,

что мало отличается от предварительно принятой величины в 3,5 т/ч.

Расход пара на пароводяной подогреватель химически очищенной

воды, поступающей в деаэратор питательной воды,

2,7

98,0)3,1596,675(

)1880(9,60

)(

под

роу

хов

пит

хов

⋅−

−⋅

η⋅−

−⋅

iiG

D т/ч,

где

9,60

к.пот.

пит

хов

== GG

т/ч – расход химически очищенной воды, посту-

пающей в подогреватель;

хов

i – энтальпия воды после подогревателя (принимается

хов

t = 80 °С), ккал/кг;

хов

i – энтальпия воды перед подогревателем, ккал/кг.

Суммарное количество воды и пара, поступающего в деаэратор пи-

тательной воды, за вычетом греющего пара

т/ч,,03,15378,07,2595,12,75,569,60

пр

п.с.в

с.в.

хов

пр

пит

ховд

=+++++=

=+++++= DGGGGGG

средневзвешенная температура потоков будет равна

.C5,87

03,153

7,64078,0807,253,15995,13,1592,7805,56809,60

⋅

+⋅+⋅

Расход пара на деаэратор питательной воды

33,4

98,0)1046,675(

)5,87104(03,153

η)(

)(

под

пит

роу

питд

пит

⋅−

−⋅

⋅−

−⋅

iiG

D т/ч.

Суммарный расход редуцированного пара внутри котельной для

собственных нужд

81,132,795,133,033,4

ховс.в.

подп

пит

ред

с.н.

=+++=+++= DDDDD т/ч

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

или свежего пара

3,13

)104699(

)1046,675(

81,13

с.н.

−

т/ч.

Паропроизводительность котельной, с учетом внутренних потерь,

(

)

2,151

97,0

)3,135,133(

пот

с.н.т

=+=+=

∑

DDD

т/ч.

Расхождение с величиной D, принятой в предварительном подсче-

те, равно 6,7 т/ч, что составляет 4,4 %, поэтому следует уточнить расчет,

принимая увеличенный расход пара на собственные нужды котельной.

Уточненный расход пара

т/ч;51,14233,033,42,795,17,25103

подп

пит

дховс.в.п.с.в

ред

роу

=+++++=

=+++++= DDDDDDD

8,136

)104699(

)1046,675(

51,142

)(

пит

роу

пит

роу

−

⋅=

−

DD т/ч.

Тогда

44,5

)104699(

)6,675699(

8,136

)(

пит

роу

роуроу

−

⋅=

−

DG т/ч;

(

)

2,1518,14603,08,1361003,0

роу

т1

роу

т1

=⋅++=+++=

∑

DDDDD т/ч.

Расчет тепловой схемы котельной для других режимов проводится

аналогично рассмотренному примеру. Ниже приводится пример расчета

тепловой схемы с применением ЭВМ.

4.6.3. Автоматизация расчета тепловой схемы паровой котельной

Для расчета тепловой схемы паровой котельной (см. рис. 4.1) приме-

няется программа для ЭВМ на алгоритмическом языке Паскаль, в которой

реализуется алгоритм расчета тепловой схемы, изложенный выше.

Структура программы представлена на рис. 4.2.

Из схемы на рис. 4.2 видно, что из головной программы произво-

дится ряд обращений к процедурам, содержащимся в расчетном модуле

UrtSxPK для считывания исх

одных данных в оперативную память ЭВМ,

расчета тепловой схемы, вывода результатов расчета в выходной файл

и графического вывода тепловой схемы на экран дисплея компьютера.

В процессе расчета схемы используются функции внешнего модуля

Utermy для расчета энтальпий пара для соответствующих параметров

(давления и температуры). При графическом построении схемы исполь-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

зуются стандартные процедуры и функции модуля Graph для вывода

графических элементов, из которых состоит схема.

Модуль UrtSxPk

Описание глобаль-

ных переменных

ReadTSxPK

Головная программа

(начало)

Назначение внешних файлов

Обращение к процедуре чтения

исходных данных

Обращение к процедуре расчета

тепловой схемы

RTSxPK

(Обращение к

функции расчета

энтальпии)

RezultPK

Вызов процедуры вывода

таблицы результатов расчета

Utermy

(функции для

расчета ТФС

воды и пара)

GrTSxPK

-(Вызов графичес

ких процедур)

Обращение к процедуре

рисования тепловой схемы

Graph

(

)

графические

процедуры и

функции

Закрытие внешних файлов

(Конец)

Рис. 4.2. Блок-схема программы

Ниже приводится порядок формирования файла с исходными дан-

ными для расчета принципиальной тепловой схемы.

1-я строка

m[1,1] – расчетная отопительная нагрузка

Q , Гкал/ч;

m[2,1] – расчетная вентиляционная нагрузка

Q , Гкал/ч;

m[3,1] – расчетная температура воздуха внутри помещения

t , °С;

m[4,1] – коэффициент β снижения нагрузки ГВС в летний период;

m[5-6,1] – соответственно температуры холодной воды в летний

период

х.л.

t , зимний

х..з

t , °С;

m[7,1] – температура горячей воды перед системой ГВС t

, °С;

2-я строка:

m[1,2] – признак схемы ГВС (0 – открытая; 11 – параллельная;

12 – двухступенчатая);

m[2,2] – признак системы теплоснабжения (2 – закрытая; 3 – открытая);