Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13

 

 

Заданные тепловые нагрузки котельной сведены в таблицу 1.3.1

 

Таблица 1.3.1 – Заданные максимальные тепловые нагрузки котельной установки.

Вид тепловой нагрузки	Расчетные тепловые нагрузки	Характеристика теплоносителя
Отопление и вентиляция, ГДж/ч	15 8 12	Вода 130/70°С
Горячее водоснабжение, ГДж/ч		Вода 130/70°С
Пар на технологические нужды т/ч		Пар 1,4МПа

 

Исходя из заданных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для всех характерных режимов определяются:

Расход пара на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

	(1.3.1)
	(1.3.2)

где – энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды, 2763кДж/кг (давление 0,07 МПа);

 – энтальпия конденсата на  выходе из подогревателей воды, кДж/кг    ;

 – КПД подогревателя, принимаем

 

 

 

 

 

 

Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:

(1.3.3)

 

где  – расчетная температура внутри помещений, принимается +18°С,

- температура наружного воздуха,  [1] °С,

- температура наружного воздуха  при максимально-зимнем режиме,  [1] °С.

 

 

 

Определяем максимальную производительность КУ:

 

(1.3.4)           где – расход пара на технологические нужды, т/ч; K=1,1.

 

 

Определяем паропроизводительность КУ при :

 

             (1.3.5)

 

 

 

 

 

Ориентировочно определяем количество котлов ,которые необходимо установить в котельной:

В соответствии со СНиП II-35-76 “Котельные установки” [2], расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей, требующихся потребителям отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при максимально-зимнем режиме.

При определении мощности котельной должны также учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях.

Количество котлов, устанавливаемых в котельной, следует выбирать по режиму наиболее холодного месяца:

(1.3.6)

где - коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию, рассчитанный по режиму наиболее холодного месяца.

 

 

Ориентировочно принимаем 4 котла. Производительность одного котла в максимально-зимний период в таком случае будет равна:

(1.3.7)

По условиям надежности количество котлов должно быть таким, чтобы при выходе из строя одного из котлов оставшиеся обеспечили расчетную тепловую нагрузку котельной при средней температуре наиболее холодного месяца.

(1.3.8)

Для обеспечения требуемой паропроизводительности принимаем к установке четыре котла типа ДКВр-6,5-13ГМ.

При летнем режиме для обеспечения выработки пара на технологические нужды и горячего водоснабжения потребителей достаточно двух котлов, при этом еще один котёл должен находиться в резерве на случай выхода из строя работающего котла.

 

Определяем расход пара внешними потребителями:

 

                                             (1.3.9)

 

 

 

Определяем полное количество пара,вырабатываемое КУ:

 

(1.3.10)

Где, – расход пара на собственные нужды котельной, т/ч.

Принимаем ;т/ч

;т/ч

 – потери пара внутри котельной, т/ч.

Принимаем

 

 

 

Определяем расход питательной и продувочной воды, подаваемой в котел:

 

(1.3.11)

Где – расход продувочной воды, т/ч. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» [2], для котлов с давлением до 1,4МПа включительно, расход питательной воды должен быть не более 10% от . Принимаем

 

 

 

 

 

 

 

Определяем расход пара и расход остаточной воды на выходе из сепаратора  непрерывной продувки. Для этого составим уравнение материального и теплового баланса сепаратора.

, отсюда:

 

	(1.3.12)
	(1.3.13)

где – расход остаточной воды на выходе из сепаратора, т/ч;

- энтальпии  насыщенного пара и воды на  выходе из СНП при давлении 0,15МПа, кДж/кг ⁰С. ; 

- энтальпия котловой воды при давлении 1,4МПа, кДж/кг⁰С. .

 

Потери конденсата технологическими потребителями:

Где – возврат конденсата технологическими потребителями;

(1.3.14)

 

Расход подпиточной воды, согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения.

(1.3.15)

Где – объем воды в системе теплоснабжения, м3.

(1.3.16)

Где – удельный объем воды в системе, м3/МВт. Для закрытых систем =65 м3/МВт;

– тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию МВт;

– тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт.

 

 

 

Расход деаэрированной воды:

, т/ч                                                                            (1.3.18)

 т/ч

 

Выпар из деаэратора:

,т/ч т/ч

 

Количество воды, которое должно подвергнуться умягчению:

(1.3.19)

 

 

Действительный расход сырой воды, которая подается в котельную, будет несколько больше, т.к. часть воды используется для регенерации фильтров:

, т/ч.

  т/ч.

 

 

(1.3.20)

Определяем температуру исходной воды на выходе из теплообменника 2. Из уравнения теплового баланса теплообменника 2:

где, - температура исходной воды. Принимаем для зимнего периода и для летнего периода;

  – температура продувочной воды  на выходе из сепаратора. Принимается равной температуре насыщения при давлении 0,15МПа. ;

- температура  продувочной воды на выходе  из теплообменника. Принимаем 

 

 

Расход пара на подогрев исходной воды:

(1.3.21)

Где – температура воды, необходимая для эффективной химводоочистки. Принимаем

 – температура конденсата после паро-водяного теплообменника. Принимаем ;

 кДж/кг⁰С

 

 

 

 

 

 

Найдем температуру воды на выходе из охладителя выпара (на входе в деаэратор):

(1.3.22)

где - температура конденсата после охладителя выпара. Принимаем .

 

 

 

 

 

 

Определяем расход пара на деаэрацию воды:

 

 

 

 

 

 

 

 

,т/ч =3,2 т/ч

(1.3.23)

 

Расчетное значение расхода пара на собственные нужды котельной:

(1.3.24)

Относительная погрешность расчета:

(1.3.25)

 

 

При Δ<20% считается, что учебный расчет выполнен с необходимым приближением и не требует пересчета.

 

 

Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

 

(1.3.26)

 

где – тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, кДж/ч;

, – температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах, °С,

 – теплоемкость воды.

 

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:

 

(1.3.27)

 

где – тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, кДж/ч;

 

Общий расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети:

 

(1.3.28)

 

 

 

Температура на входе в сетевой подогреватель:

(1.3.26)

 

 

 

 

 

 

Температура конденсата на выходе из охладителя конденсата:

(1.3.27)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчета приведены в таблице 1.3.2

 

Таблица 1.3.2 – Расчет тепловой схемы котельной

 

 

1	2	3
1	Температура наружного воздуха tн.в., °С	-30
2	Температура внутри отапливаемых помещений tв.н., °С	18
3	Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию Qо.в., ГДж/ч	15,00
4	Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Qг.в., ГДж/ч	8,00
5	Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию Ко.в.	1,00
6	Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе  t 1, °С	130,00
7	Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе        t2, °С	70,00
8	Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию Gо.в., т/ч	59,6
9	Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gг.в., т/ч	31,8
10	Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети Gс, т/ч	91,4
11	Энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды hп, кДж/кг (давление 0,7МПа)	2763,00
12	Энтальпия конденсата после паро-водяных теплообменников hк, кДж/кг	398,05
13	КПД подогревателя	0,98
14	Расход пара на отопление и вентиляцию Dо.в., т/ч	6,47
15	Расход пара на ГВС Dг.в., т/ч	3,45
16	Выработка пара для внешних потребителей Dвн, т/ч	21,92
17	Расход пара на собственные нужды котельной Dс.н., т/ч	3,28
18	Потери пара внутри котельной Dпот, т/ч	0,44
19	Полная паропроизводительность КУ , т/ч	25,64
20	Расход питательной воды, подаваемой в котел Gпит, т/ч	28,2
21	Расход пара на выходе из СНП Dс, т/ч	0,41
22	Расход остаточной воды на выходе из СНП G'пр, т/ч	2,15
23	Потери конденсата технологическими потребителями Gпк, т/ч	6
24	Объем воды в системе теплоснабжения Vсист, м3	415,27
25	Расход подпиточной воды Gподп, т/ч	3,11
26	Выпар из деаэратора Dвып, т/ч	0,15
27	Количество воды, подвергаемое умягчению Gхво, т/ч	11,78
28	Расход сырой воды Gисх, т/ч	12,95
29	Температура исходной воды на выходе из теплообменника 2 t'ив	11,2
30	Расход пара на подогрев исходной воды Dив, т/ч	0,69
31	Температура конденсата после охладителя выпара tд, °С	46,9
32	Температура воды на входе в сетевой подогреватель τ’2, °С	70,8
33	Температура конденсата после охладителя конденсата t’к, °С	82,7
34	Расход пара на деаэрацию Dд, т/ч	3,2
35	Расчетный расход пара на собственные нужды котельной , т/ч	3,89
36	Невязка расхода пара на собственные нужды котельной ∆, %	15
37	Расход продувочной воды , т/ч	2.56

 

 

2. Выбор водоподготовительного оборудования

Надежная и экономичная работа котельной установки в значительной степени зависит от качества воды, применяемой для питания котлов.

Источниками водоснабжения для питания котлов могут служить пруды, реки, озера (поверхностный водозабор), а также грунтовые или артезианские воды, городской или поселковый водопровод. Природные воды, обычно содержат примеси в виде растворенных солей, коллоидные и механические примеси, поэтому непригодны для питания котлов без предварительной очистки.

 

1. Состав природной воды

Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоидно-растворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).

Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.

Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС12, МgС12, КаС1, к плохо растворимым — сульфиды (соли серной кислоты) СаSО4, МgSО4, N3SO4 и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO3, МgSiO3. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.

Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС12, МgС12, Мg(NO3)2, Са(NO3)2, и у которых уменьшается, например СаSО4, СаSiO3, МgSiO3.

 

2. Показатели качества воды

Качество воды характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью.

Сухой   остаток   содержит   общее    количество растворенных  в  воде   веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают  в  миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм.

Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).