Особенности расчета тепловых схем водогрейных котельных

При расчете необходимо помнить, что расход воды через котел во всех режимах должен быть постоянным. Отпуск тепла можно изменять только количеством работающих котлов.

t_х = 5 ⁰С – зимой; t_х = 15 ⁰С – летом.

Температура воды зависит от схемы обработки воды. При наличии предочистки:

30 ⁰С – при коагуляции;

40 ⁰С – при коагуляции с известкованием.

Без предочистки: 25…35 ⁰С.

В общем случае , лучше (0…2) ⁰С.

Если деаэратор работает с обогревом, то:

Если деаэратор работает без обогрева, то:

, где t_нас – по давлению в деаэраторе (0,3 атм).

Температура - температура на входе в котел. Зависит от вида сжигаемого топлива. При сжигании газа или низкосернистого мазута – не ниже 70 ⁰С. При сжигании высокосернистого мазута - не ниже 110 ⁰С. При сжигании твердых топлив первоначально определяют температуру точки росы и температуру на входе в котел принимают не ниже:

t_гр = 60…70 ⁰С. При работе на открытые системы лучше принимать t_гр = 60 ⁰С.

.Рис.4.1. Расчетная тепловая схема водогрейной котельной

Порядок расчета:

1) Определяется количество работающих (для максимально зимнего режима – установленных) котлов. Для максимально зимнего режима минимально допустимое количество установленных котлов – 2, оптимальное – 2. Исходя из этого оценивается единичная производительность котла:

По найденым значениям и выбирается котел с производительностью из номенклатурного ряда. По выбранной производительности котла Q_1К определяется количество установленных котлов:

n’ округляется до ближайшего большего целого числа.

Для всех остальных режимов определяется количество работающих котлов по уже выбранной единичной мощности.

2) Определяется температура воды на выходе из котла.

G_1к – расход воды через котел по технической характеристике выбранного котла.

Если для какого-либо режима (обычно для максимально зимнего) получится , то принимают и пересчитывают :

2) Определяются расходы греющей среды деаэратора, и подогревателей сырой и химочи-щенной воды.

- для деаэратора:

Отсюда определяют G_д.

- действительный расход воды через деаэратор.

G_вып = 0,002 G_подп

- для подогревателя химочищенной воды:

,

где r – теплота парообразования по давлению в деаэраторе;

- коэффициент сохранения тепла (0,98…0,99).

Отсюда определяют G_П2.

- для подогревателя сырой воды:

где - расход на собственные нужды ХВО.

3) Расчет температуры воды после сетевых насосов (по тепловому балансу точки 1).

4) Расчет количества перепускаемой воды (по тепловому балансу точки 2).

5) Расчет узла рециркуляции. По уравнению материального баланса узла 3 определяется расход рециркулируемой воды, а из теплового баланса этого же узла – температура воды на входе в котел. Если найденное значение не совпадает с ранее принятым значением (смотри п.2), то следует искать ошибку в расчетах.

Допустимое расхождение при определении не более 3%.

a. Расчет тепловой схемы паровой котельной

3. Расход пара на деаэратор подпиточной воды

- энтальпия пара на выходе из котла; i_к – энтальпия конденсата. i_к=с(t_нас-10…15 ⁰С).

t_нас – температура конденсата при давлении греющего пара. При наличии подрегулировки перед подогревателем t_нас определяется при давлении 2…2.5 атм., без регулировки – 6 атм.

=0.002G_подп.

- если нет охладителя деаэрированной воды; - температура насыщения по давлению в деаэраторе; =65 ⁰С для работы на открытые системы (с охлаждением деаэрированной воды) и 60…70 ⁰С при работе на закрытые системы. Из уравнения теплового баланса деаэратора

Рис.4.2. Расчетная схема паровой котельной

t’_д2. Действительный расход пара есть

.

4. Расчет расхода пара на подогреватель подпиточной воды перед деаэратором Д-2.

5. Расчет расхода пара на подогрев сетевой воды.

Отсюда находят D_псв.

6. Оценивают паропроизводительность котельной.

.

- расходы пара на подогрев сырой, химически очищенной воды перед питательным деаэратором и питательным деаэратором.

7. Оценивается величина продувки котла

. Здесь S_кв – солесодержание котловой воды, зависит от типа котла и сепарационных устройств в барабане. Для промышленных котлов S_кв =3000…7000 мг/л;

S_пв – солесодержание питательной воды.

,

- солесодержание воды после химводоочистки; - солесодержание конденсата,

=4…8 мг/л; a – доля химически очищенной воды в питательной воде котла. Расход продувки есть .

8. Расчет расширителя с сепаратором продувочной воды.

- энтальпия воды при давлении в сепараторе. Давление в сепараторе зависит от схемы использования потоков после сепаратора. В котельных промышленного назначения при использовании пара после сепаратора в питательном деаэраторе, давление в сепараторе 2…4 атм.

Рис.4.3. Схема сепаратора

iсп =ic + rx, x=0.98...0.99. Из уравнений материального и теплового балансов находят Dс и Gс.

1. Расчет расхода пара на подогрев сырой воды.

Охладитель сепарированной воды может быть установлен на линии химически очищенной воды перед питательным деаэратором. - температуры сырой воды до и после подогревателей. 40...50 0C. Из уравнения теплового баланса определяется Dп2.

Рис.4.4. Схема подогрева исходной воды

исх.воды=Gподп. + Dпот +Gс + Gнев.к + Gхво.сн.

Gнев.к - невозврат конденсата от технологического потребителя;

Gхво.сн. =(20…30)% от мощности водоподготовки (Gподп. + Dпот +Gс + Gнев.к).

1. Расчет расхода пара на подогрев химически очищенной воды выполняется, если перед питательным деаэратором есть пароводяной теплообменник. В противном случае рассчитывается температура воды перед питательным деаэратором.

90…95 0С если есть пароводяной теплообменник. Если теплообменника нет, то эта температура рассчитывается из уравнения теплового баланса.

Рис.4.5. Схема расчета деаэратора

Уравнение теплового баланса

.

Если отсутствует подогреватель П3, то расход пара на него D_п3=0, и из уравнения теплового баланса находят . Если теплообменник П3 есть, то =90…95 0С. Из уравнения находят D_п2.

1. Определение расхода пара на деаэратор питательной воды.

Расход пара Dд1 определяется из уравнения материального баланса деаэратора. Действительный расход пара определяется с учетом выпара.

.

2. Уточняется паропроизводительность котельной и сравнивается с предварительно заданной величиной.

Dк=Dтехн + Dпсв + Dп1 + Dп2 + Dп3 .

Если расхождение больше 3%, то расчет повторяют, начиная с п.5.

Доля химически очищенной воды в питательной воде

.

При первом приближении

. В последующих приближениях a принимается по результату предыдущего приближения.

a. Схемы отпуска тепла от ТЭЦ.

Особенности отпуска тепла от турбин типа Р

При использовании этих турбин вся электроэнергия вырабатывается в теплофикационном режиме, но так как существует жесткая связь между отпусками тепла и выработкой электроэнергии, то станции только турбинами типа Р не оснащаются.

1.Пар после турбин с давлением 1.2…4 атм. используется для подогрева сетевой воды. В этом случае сетевую воду можно подогреть до температуры 115…120 ⁰С, т.е. турбины рассчитываются на покрытие основной нагрузки, а пиковая нагрузка покрывается пиковыми водогрейными котлами. Но лучше покрывать паром из турбин типа Р только нагрузку ГВС.

2.Пар используется для покрытия технологической нагрузки низкого давления и базисной части коммунально-бытовой нагрузки, Р=4…9 атм.

2.Покрывается технологическая нагрузка повышенного давления Р=10…15 атм.

Особенности схем отпуска тепла от турбин с отборами.

Максимальное давление в теплофикационном отборе определяется по температуре сетевой воды, соответствующей средней за отопительный период температуре наружного воздуха. С переходом на повышенный температурный график должно расти давление в теплофикационном отборе, а с ростом давления снижается выработка электроэнергии в теплофикационном режиме. Чтобы не ухудшать экономические показатели теплофикационных турбин, теплофикационные отборы делают сдвоенными с одним регулятором давления. Пределы регулирования давления в нижнем теплофикационном отборе 0.6…2.0 атм., в верхнем – 0.6…2.5, 2.0 атм. Давление регулируется либо в нижнем отборе, либо в верхнем. Если регулирование происходит в верхнем отборе, то нижний становится нерегулируемым с Р=0.85 атм. Теплофикационные турбины имеют в конденсаторах встроенные конденсационные пучки в которых можно подогревать сетевую воду не меняя давления в конденсаторе. При работе встроенных конденсационных пучков можно получить до 10 Гкал/ч тепла. Сегодня во встроенных пучках можно греть сырую воду перед химводоочисткой в открытых системах теплоснабжения.

Схема подогрева сетевой воды на станциях как правило двухступенчатая. Первая ступень – основной подогреватель (бойлер), в котором сетевая вода греется паром теплофикационного отбора. Пиковая часть нагрузки может обеспечиваться работой пиковых водогрейных котлов, либо паром производственного отбора.

Для деаэрации подпиточной воды могут использоваться вакуумные или атмосферные деаэраторы. Обогрев деаэратора осуществляется как правило паром регулируемого или нерегулируемого отбора.

Перевод турбин в режим ухудшенного вакуума.

В этом случае конденсатор используется для подогрева сетевой воды. Конденсатор нормально работает при давлении < 0.8…0.9 ата. Поэтому сетевую воду можно нагреть максимум до 80-90 ⁰С. Схема нагрева сетевой воды становится трехступенчатой – конденсатор-основной подогреватель-пиковый котел. Так как допустимое давление по воде в конденсаторе не более 2…2.5 атм., то конденсатор включают в схему подогрева до сетевых насосов.

Рис.4.6. Схема отпуска тепла от ТЭЦ

Режимы работы ступеней нагрева ТЭЦ

Одной из характеристик работы ТЭЦ является коэффициент теплофикации a - отношение количества тепла из отборов турбины к общему количеству тепла, отпускаемого от ТЭЦ.

, aт=0.4…0.6, aп = 0.8…1.0.

Различают следующие режимы работы ступеней нагрева сетевой воды.

1. Режим с использованием максимальных параметров в отборе. Пиковая нагрузка покрывается паром производственного отбора.

2. Режим с постоянным перепадом температур по сетевой воде. Пиковая нагрузка обеспечивается работой водяного котла.

3. Режим, сочетающий особенности первых двух (тоже с пиковым водяным котлом).

Рис.4.7.

Технико-экономическим расчетом определяется оптимальное значение a. По известному определяется максимально возможная температура сетевой воды на выходе из основного подогревателя (tотб). =0.2…0.3 ата.

, где - потери по пути от турбины до подогревателя.

По определяют . Расчетное значение , Dtнед=10…15 0С. По на графике температур проводят горизонтальную линию. Сплошная линия t1 есть график температуры на выходе из основного подогревателя. При tн > tнa отпуск тепла обеспечивается только работой основного подогревателя. При tн < tнa в работу

Рис.4.8.

включается и пиковый подогреватель. соответствует максимальному отбору пара в отборе Т при отключенном отборе П. С введением в работу пикового подогревателя расход пара в отборе Т уменьшается до номинального.

Рассмотрим случай, когда установлен пиковый водяной котел.

Рис.4.9.

Технико-экономическим расчетом определяется оптимальное значение a и . При t_н > t_нa работает только основной подогреватель.

При tн < tнa включаются основной подогреватель и пиковый водяной котел. При включении в работу водяного котла загрузка теплофикационного отбора не меняется, что можно обеспечить при постоянном расходе в сети выдерживая постоянный перепад давления по сетевой воде на основном подогревателе.

Рис.4.10.

При работе по режиму 2 < , определенному в п.1. При работе по режиму 3 определяются . По найденному находят t_нa и .