Расчет основного и вспомогательного оборудования

 

1. Расход пара на подогреватель горячей воды для про­изводственных нужд предприятия определяется по формуле, кг/с (т/ч)

, (1)

где - расход горячей воды на производство, кг/с (т/ч);

с_в - удельная теплоемкость воды, с =4,19 кДж/кг·град;

и - температуры горячей и холодной воды, °С;

- энтальпия греющего пара давлением Р_н=0,6 МПа, кДж/кг;

- энтальпия конденсата при Р_н=0,6 МПа, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий потерю теплоты в подогревателе, =0,98.

После подстановки в формулу (1) заданных величин

= кг/с (0,246 т/ч)

2. Расход насыщенного пара давлением P_н=0,6 МПа в бойлерной установке для подогрева сетевой воды, циркулирующей по тепловым сетям, кг/с (т/ч)

, (2)

где - максимальный расход теплоты на отопление с учетом потерь в наружных сетях, кВт;

-энтальпия конденсата греющего пара после охладителя конденсата, кДж/кг; =4,19×80=335,2 кДж/кг.

h_п - коэффициент, учитывающий потери теплоты в бойлерной установке и принимаемый равным 0,98.

Подставив в формулу (2) численные значения согласно заданию, получим:

=1,054 кг/с (3,793 т/ч).

3. Расход сетевой воды, направляемой в тепловую сеть, кг/с (т/ч)

, (3)

где и - температуры сетевой воды в подающей и обратной ветвях тепловой сети, ^оС.

Подставив заданные величины:

кг/с (35,7 т/ч).

4. Потери сетевой воды (утечки) в тепловых сетях, согласно заданию принимаем 1,5% от расхода , кг/с (т/ч)

=0,015×9,944=0,149 кг/с (0,537 т/ч). (4)

Эти потери теплоносителя в нормальных условиях эксплуатации должны восполняться химически очищенной водой, подаваемой подпиточным насосом.

5. Общий расход насыщенного пара давлением P_н=0,6 МПа для приготовления горячей воды на производственно-технические нужды предприятия, для нагрева сетевой воды, циркулирующей в тепловых сетях, и для работы приточно-вытяжных вентиляционных систем предприятия составит, кг/с (т/ч)

кг/с (4,039 т/ч). (5)

В производственно-отопительных котельных небольшой мощности, вырабатывающих насыщенный пар невысокого давления (P_н < 4 МПа), понижение давления потребляемого пара из главной магистрали осуществляется простым дросселированием с помощью редукционного вентиля или клапана. Процесс дросселирования протекает при постоянной энтальпии пара h=const. В крупных котельных и ТЭЦ, когда котлоагрегаты дают перегретый пар достаточно высокого давления и температуры, для потребителей пара с меньшими давлениями и температурой приходится устанавливать редукционно-охладительные установки (РОУ).

В данном случае при давлении за котлом в главной паровой магистрали =1,3 МПа и температуре насыщенного пара ° С, достаточно простого дросселирования пара до 0,6 МПа.

6. Общий отпуск пара всех параметров внешним теплопотребителям составит, кг/с (т/ч)

=1,667+1,122=2,789 кг/с (10,039 т/ч). (6)

7. Расход пара на собственные нужды котельной (подогреватель сырой воды, деаэратор), оценим предварительно 10,5% от отпуска пара внешним потребителям кг/с (т/ч).

 

0,105 =0,105·2,789=0,293 кг/с (1,054 т/ч). (7)

В первом приближении общая паропроизводительность котельной с учетом 3% потерь пара и конденсата внутри котельной составит, кг/с (т/ч)

=3,177кг/с (11,436 т/ч). (8)

Для уточнения расхода пара на собственные нужды котельной выполним тепловой расчет расширителя непрерывной продувки, подогревателя сырой воды и деаэратора.

8. Расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки.

Схема использования теплоты продувочной воды с принятыми условными обозначениями показаны на рис.1. Отсепарированный в расширителе насыщенный пар давлением P_н=0,12 МПа подается в деаэратор, а горячая продувочная вода – в теплообменник для подогрева холодной сырой воды перед ХВО.

 

 

 

1

 

 

2

 

 

t_с.в t_с.в ^/

G_с.в

t_сл=50^оС

 

Рис.1. Схема использования теплоты непрерывной продувки

 

1- расширитель или сепаратор непрерывной продувки (РНП); 2– водо-водяной подогреватель сырой холодной воды (ВВП-1)

 

Уравнение теплового баланса расширителя

, (9)

где - количество продувочной воды, поступающей из паровых котлов, =0,03 =0,03×3,177=0,095 кг/с (0,342 т/ч);

- энтальпия продувочной воды при давлении 1,3 МПа, кДж/кг;

- коэффициент сохранения теплоты в расширителе, принимаем 0,98;

- количество пара, получаемого в расширителе, кг/с (т/ч);

и - энтальпии воды и насыщенного пара при давлении в расширителе Р_н=0,12 МПа.

Из уравнения (9) количество отсепарированного пара, кг/с (т/ч)

. (10)

Количество горячей воды, выходящей из расширителя, кг/с (т/ч)

. (11)

Количество отсепарированного пара

=0,015 кг/с (0,055 т/ч).

Количество продувочной воды на сливе РНП

=0,095-0,015=0,08 кг/с (0,288 т/ч).

9. Расход сырой воды в котельной на восполнение всех потерь с паром и конденсатом через химводоочистку, кг/с.:

 

9.1. Потери от невозврата пара с производства

0,833 кг/с; (12)

9.2. Потери пара и конденсата в котельной

= 0,03×3,177 = 0,095 кг/с; (13)

9.3. Потери конденсата в подогревателях горячей воды для производственно-технических нужд, отопления и вентиляции (2 % от общего расхода пара в них)

=0,02×1,122=0,022 кг/с; (14)

9.4. Потери котловой воды при продувке по формуле (11)

=0,08 кг/с;

9.5. Суммарные потери конденсата и котловой воды, которые необходимо восполнять питательной водой с ХВО

=

= 0,833+0,095+0,022+0,08 = 1,031 кг/с (3,712 т/ч); (15)

9.6. Расход химически очищенной воды с учетом восполнения потерь воды в тепловых сетях

=1,18 кг/с (4,249 т/ч). (16)

Учитывая расход воды на собственные нужды химводоочистки в размере 20% от полезной производительности ХВО, общий расход сырой воды

=1,2×1,18=1,416 кг/с (5,099 т/ч). (17)

10. Расчет температуры сырой воды за водо-водяным подогревателем (ВВП-1) расширителя непрерывной продувки. Данная температура определяется из теплового баланса подогревателя (смотри рис.1)

(18)

уравнением

. (19)

или

°С.

11. Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды.

Для подогрева сырой воды перед химводоочисткой от температуры = 8,101°С до = t _хво = 30°С за ВВП-1 установлен пароводяной подогреватель поверхностного типа ПВП-2. Греющим теплоносителем этого теплообменника является редуцированный пар давлением P_н=0,12 МПа.

Из уравнения теплового баланса ПВП-2

(20)

расход пара составит

(21)

или

кг/с (0,213 т/ч).

12. Количество конденсата от подогревателя ПВП-2, поступающего в деаэратор с учётом 2 % потери составляет

=0,98× = 0,98·0,059=0,058 кг/с (0,208 т/ч). (22)

13. Расчёт деаэратора.

Расчетом деаэратора определяется расход пара, необходимого для подогрева в нем воды до температуры 104,8^оС.

Сведем в таблицу 1 характеристики потоков воды и пара, поступающих в деаэратор, а в таблицу 2 – потоки питательной воды из деаэратора:

 

Таблица 1

 

Потоки, поступающие в деаэратор

 

№ п/п	Наименование потоков, поступаю­щих в деаэратор	Обо- зна- чение	Расчёт, кг/с	Темпе- ратура, °С	Энталь-пия, кДж/кг
	Возврат конденсата пара с производства		= =0,5·1,666=0,833		314,25
	Конденсат пара из вентиляционной установки		-	-	-
	Конденсат из подогревателя сетевой воды отопления посёлка		=0,98 = =0,98·1,054=1,033		335,2
	Конденсат из подогревателя горячей воды для производства		=0,98 = =0,98·0,068=0,067	158,8	670,5
	Конденсат из пароводяного подогревателя сырой воды ПВП-2		0,058 по ф-ле (22)	104,8	439,4
	Химически очищенная вода с ХВО		1,18 по ф-ле (16)	30,0
	Добавочный пар для подогрева воды в деаэраторе		Искомая величина	104,8	2683,8

 

Таблица 2

 

Потоки питательной воды

 

№ п/п	Наименование потоков, выходящих из деаэратора	Обо-значе-ние	Расчёт, кг/с	Темпе- ратура, °С	Энталь-пия, кДж/кг
	Питательная вода для котлов		3,177 по ф-ле (8)	104,8	439,4
	Подпиточная вода для тепловых сетей		0,149 по ф-ле (4)	104,8	439,4

 

Для определения добавочного расхода пара на деаэрацию питательной воды составим уравнение теплового баланса деаэратора. Потери теплоты в деаэраторе учтем КПД =0,98

Подогретая в деаэраторе вода с температурой 104,8°С подается питательным насосом в паровые котлы и подпиточным насосом в тепловые сети для восполнения утечек теплоносителя у потребителей.

После подстановки в уравнение (23) известных численных значений из таблиц 1 и 2, получим:

(0,833·314,25+1,033×335,2+0,067×670,5+0,058×439,4+1,18×126+ 2683,8) ×0,98 = = (3,177+0,149)·439,4.

Решая это уравнение относительно , найдем расход добавочного пара в деаэратор. Расход = 0,248кг/с (0,892 т/ч).

= + =3,191+0,095=3,286