7 Расчет тепловой схемы котельной

Условное графическое изображение теплотехнического оборудования, входящего в состав котельной, объединенного линиями трубопроводов для транспортировки теплоносителя в соответствии с технологической последовательностью его движения называется тепловой схемой.

Последовательность разработки тепловой схемы котельной установки состоит из этапов составления принципиальной тепловой схемы, ее расчета и подбора всего вспомогательного оборудования, а затем составления развернутой и монтажной тепловых схем.

Принципиальная тепловая схема включает в себя только главное оборудование (котельный агрегат, подогреватели, деаэроторы, насосы и др.) и соединяющие его трубопроводы без вспомогательных устройств, запорно-регулирующей арматуры и второстепенных трубопроводов, без указания количества и расположения оборудования.

Принципиальную тепловую схему составляют на основании следующих исходных данных: назначения котельной установки, параметров использования теплоносителей, нагрузок по видам потребления, типа системы теплоснабжения, вида используемого топлива, характеристик исходной воды.

Расчет принципиальной тепловой схемы состоит из:

1) анализа и обработки исходных данных;

2) составления материальных балансов потоков теплоносителя для отдельных узлов схемы;

3) составления тепловых балансов и решения их уравнений для отдельных узлов схемы;

4) увязки решений уравнений тепловых балансов отдельных узлов в целом по всей схеме.

Расчет принципиальной тепловой схемы производится для характерных режимов работы котельной установки. Выбор расчетных режимов определяется назначением котельной установки и зависит от графика ее работы.

Рисунок 3 Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной

Один из возможных вариантов принципиальной тепловой схемы водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети представлен на рис. 3.

Вода из обратной магистрали поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов НС. Сюда же насосами Нп_од подается подпиточная вода m_под= =m_п.п.н. для покрытия потерь в сетях и компенсации расхода воды на горячее водоснабжение бытовых и производственных нужд.

Исходная вода для подпитки сети подается насосом исходной воды НИ из водопровода через подогреватель сырой воды ПСВ, фильтры химводочистки ХВО и через водоподогреватель химочищенной воды ПХВ в колонку вакуумного деаэратора ДР. В этом деаэраторе поддерживается вакуум 0,03 Мпа за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси водоструйным эжектором ЭР. Рабочей жидкостью для эжекторов служит вода, подаваемая из расходного бака БРВ рециркуляционным насосом НР. Деаэрованная вода подпиточным насосом НП_од подается в обратную магистраль тепловой сети. Часть воды m_пер. после сетевых насосов перепускается в обвод котлов и смешивается с водой, нагретой в котлах, регулируя ее температуру, соответствующем температурному графику сети.

Для поддержания температуры воды на входе в котел на уровне, исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды m_рец. рецеркуляционным насосом НР возвращается в напорный коллектор сетевых насосов. Теплота этой воды используется также для нагрева добавочной воды в подогревателях ПСВ и ПХВ.

При расчете тепловой схемы водогрейной котельной определяется температура воды на входе и выходе из котла и в линии рецеркуляции, а также расходы воды через котел, в линии перепуска и рецеркуляции.

Порядок расчета тепловой схемы водогрейной котельной следующий

Определяем тепловую мощность, Вт, передаваемой по тепловой сети:

(28)

где - тепловая мощность, потребляемая на собственные нужды. Предварительно принимается до 3% от общей тепловой мощности котельной установки.

- расчетная тепловая мощность котельной.

Расход воды в подающей сети, кг/с:

,

(29)

где t_n - температура прямой сетевой воды на выходе из котла, С;

t_о - температура обратной сетевой воды на входе в котел, С. t_n и t_о определяем по температурному графику (см. рис. 2).

Расход подпиточной воды:

а) при закрытом режиме тепловой сети:

mпод. = (0,01 ... 0,03)mп;

(30)

б) при открытом режиме водозабора из тепловой сети

mпод. = (0,01 ... 0,03)mп +

(31)

где - тепловая мощность, необходимая для технологических нужд, Вт;

- тепловая мощность, необходимая для горячего водоснабжения, Вт.

Расход воды в обратной тепловой сети:

mо = mп - mпод.

(32)

Температура смеси перед сетевыми насосами в точке смешения А определяем из уравнения теплового баланса:

mocto+ mпод.ctпод. = mсмctсм,

(33)

где m_{см =} m_{o +} m_под.;

tсм =

(34)

Расход добавочной воды:

mдоб. =1,05 mпод.

(35)

Температуру рециркуляционной воды определяем из уравнения теплового баланса:

mрец. с (tвых. - tрец.) n = mдоб. с (tг. - tх.),

(36)

где _n - к.п.д. подогревателя (_n = 0,97...0,98);

m_доб. - расход добавочной воды, кг/с;

t_г. - температура воды, подаваемой в деаэратор, С;

t_вых. - температура воды на выходе, С.

Принимаем m_рец. = m_пер., определяем

tрец. = tвых. -

(37)

Температура воды, входящей в котел t_вх. определяем из уравнения теплового баланса точки смешения В:

mрец. с tрец. + (mо+mпод.-mпер.) сtсм = (mрец.+mо+mпод.-mпер.) сtвх.,

(38)

отсюда

(39)

Температура t_вх должна быть не менее 65 С, если топливо газ, и 45...55 С, когда топливо уголь или мазут. В случае невыполнения этого условия следует повторить расчет t_рец. и , приняв другое значение m_рец.

Расход воды через котлы m_к, кг/с, с учетом необходимости подогрева добавочной воды:

mк =

(40)

где Q_р.в. - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем - водой, Вт;

с = 4190 Дж/(кгК) - теплоемкость теплоносителя.

Полученное значение должно соответствовать с точностью до 1% значению m_к, найденному из выражения:

mк = (mn - mпер.) + mрец.

(41)

При невыполнении этого условия следует повторить расчет, приняв новое значение m_рец.