7.1. Расчет принципиальной тепловой схемы тгу с паровыми котлоагрегатами

Рассмотрим в качестве примера тепловую схему ТГУ с котлами типа ДЕ, КЕ для закрытой системы теплоснабжения.

Исходными данными для расчета являются:

– температура наружного воздуха для расчетных режимов: при средней температуре наиболее холодного месяца t_н^ср.к, средней за отопительный период t_н^ср.о. и максимального зимнего режима t_но, ^оС (принимается по [5] для соответствующего района строительства теплогенерирующей установки);

• вид теплоносителя (пар или горячая вода);

• вид топлива;

– величина непрерывной продувки, р, принимаемая равной 2 10%:

– расходы теплоты на отопление и вентиляцию, Q_ов, МВт и горячее водоснабжение Q_гв, МВт;

– часовой отпуск пара производственным потребителям на технологические нужды, D_техн, т/ч;

– процент возврата конденсата от производственных потребителей, µ, % (при отсутствии данных можно принимать 60 – 70%);

• потери теплоты внутри котельной (принимаются равными 2 – 3% от общего расхода теплоты);

• расход воды на подпитку закрытой тепловой сети (составляет 1,5 – 2% часового расхода сетевой воды);

• расход теплоты на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды перед ХВО до 25 – 30 ^оС (принимается 7 – 10% отпущенной теплоты);

• температура конденсата, возвращаемого из подогревателей, установленных в котельной (80 – 90 ^оС);

– часовой расход пара на мазутное хозяйство (при его наличии), D_мх, т/ч. (В случае отсутствия этих данных его можно принять в размере 3% отпущенного количества пара [10]).

Расчёт выполняется по нижеприведённой методике.

Для выбранного типа паровых котлов по давлению необходимо найти энтальпии насыщенного пара h^״, конденсата h_к, или температуру конденсата t_к с помощью таблиц термодинамических свойств водяного пара по табл. П 4 или в [9].

Расчетный отпуск теплоты на отопление и вентиляцию для соответствующего режима рассчитывается по формуле

(7.1)

где Q_ов. – расход теплоты на отопление, вентиляцию и кондиционирования воздуха, Вт, (принимается по заданию);

k_ов.­­ – коэффициент, характеризующий относительный отпуск теплоты на отопление вентиляцию и кондиционирование воздуха, рассчитывается по формуле:

, (7.2)

где t_вн – температура внутреннего воздуха в котельной, принимается равной 18⁰С [2];

t_н.о. – температура наиболее холодной пятидневки, ⁰С по [5];

t_н – расчетная температура наружного воздуха для соответствующего режима работы системы теплоснабжения [5].

Температура прямой сетевой воды t₁, ⁰С на выходе из подогревателей сетевой воды, (8), будет равна:

(7.3)

Температура обратной сетевой воды на входе в подогреватель сетевой воды, (8):

(7.4)

Расход теплоты на отопление вентиляцию, кондиционирование и горячее водоснабжение, кВт:

(7.5)

При заданных потерях теплоты подогревателей в окружающую среду 2 % (η_под=0,98) требуемый расход пара для нагрева сетевой воды в бойлерной, кг/с, (т/ч) определяется по формуле:

(7.6)

_{где hк – энтальпия конденсата, кДж/кг принимается по табл. П 5 при температуре конденсата или по [9];}

h_н – энтальпия насыщенного пара, кДж принимается по табл. П 6 при давлении после РОУ или по [9].

Количество конденсата, возвращаемого в деаэратор после бойлерной (рис. 6.1), будет равно:

или (7.7)

Расход сетевой воды на теплообменники (8) находится по формуле:

, (7.8)

где с_р – теплоемкость воды, кДж/(кг∙⁰С) принимается по табл. П 5.

Количество воды для подпитки тепловых сетей при потерях в них 1,5% составит:

(7.9)

Имея из задания расход пара на производство D_т и долю возврата конденсата μ, находят количество теряемое технологическими потребителями

, (7.10)

количество конденсата возвращаемого в деаэратор от технологического потребителя:

. (7.11)

Суммарный расход пара на производство и теплоснабжение составит:

. (7.12)

Расход пара на деаэрацию и подогрев сырой воды принимается предварительно равным 9% от суммарного расхода пара D:

. (7.13)

Потери пара внутри котельной принимаются равными 2% от паровой нагрузки конденсата на бойлерную и технологические нужды, т.е.

(7.14)

Тогда полное количество пара, вырабатываемого котельной составит:

(7.15)

Имея полное количество пара, производимого в котельной, сравнивают его с количеством пара, получаемого от выбранного числа котлоагрегатов, либо определяют требуемое и устанавливают количество котлов п и их тип, исходя из условия

(7.16)

Далее определяют количество продувочной воды (от непрерывной продувки)

. (7.17)

Величина р_пр обычно составляет от 2 до 10 %. Если при расчете величина р_пр получена равной или большей 0,14 кг/с (0,5 т/ч), необходимо выполнить ее непрерывной и установить расширитель, а при G_пр≥0,28 кг/с (1 т/ч) для использования теплоты, содержащейся в паре, кроме отбора пара, следует включить в схему теплообменник, использующий теплоту воды после расширителя для подогрева сырой воды перед водоподготовкой.

Количество пара, которое можно получить из расширителя непрерывной продувки, 2, находят из баланса теплоты:

(7.18)

где h^′_пр – энтальпия котловой воды при давлении в котле, кДж/кг, принимается по табл. П 5 или по [9];

h^״_рнп, h^′_рнп – соответственно энтальпии пара и воды при давлении в расширителе, обычно равном 0,15 МПа (1,5 кгс/см²), кДж/кг, (принимается по табл. П 4);

х=0,98 – степень сухости пара, выходящего из расширителя.

Количество воды, уходящей из расширителя, будет равно:

. (7.19)

Эти расчеты позволяют определить количество питательной воды, поступающей в котлы:

. (7.20)

Общее количество воды на выходе из деаэратора (питательная вода + вода на подпитку тепловых сетей) определяется по формуле:

. (7.21)

Если принять, что количество выпара из деаэратора питательной воды равно 0.4% расхода подаваемой через него воды то:

(7.22)

Производительность химводоподготовки определятся по формуле:

. (7.23)

Для определения расхода сырой воды на химводоочистку необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхления катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их учитывают величиной коэффициента k = 1.10÷1.25 умножаемого на производительность водоподготовки:

(7.24)

Зная расход сырой воды и ее температуру на входе t^′′_с.в. можно задаваясь значением температуры перед химводооочисткой, найти количество пара, расходуемого в теплообменнике сырой воды:

, (7.25)

где t ^״_с.в., t^′_с.в – температуры сырой воды после и до подогревателя, ⁰С;

h^״, h_к – энтальпии греющего пара и конденсата, кДж/кг, (принимается по табл. П 5).

Количество конденсата, поступающего из теплообменника сырой воды 4 в деаэратор равно G^'_c.в=D_с.в.

При известных количестве воды после химводоочистки G_хво, количестве выпара D_вып и давлении пара в нем, обычно равном 0,12 – 0,15 МПа (1,2 – 1,5 кгс/см²), можно определить, каков подогрев воды в теплообменнике, охлаждающем выпар.

Для этого находим при р=0.12 МПа (1.2 кгс/см²) энтальпию h^״_вып и конденсата h_к и определяем t״׳_c.в. температуру воды из охладителя выпара в деаэратор, ⁰С:

. (7.26)

Элементом, на котором завершается расчет тепловой схемы, является деаэратор. Для определения расхода пара на деаэратор определяют его материальный и тепловой баланс.

В деаэратор входят и из него выходят следующие потоки (количество пара и воды):

, (7.27)

где D_д – расход пара на деаэратор, кг/с;

D_пр – количество пара из расширителя непрерывной продувки, кг/с;

G_1т – количество возвращаемого конденсата от технологических потребителей, кг/с;

G_б – количество конденсата от бойлерной, кг/с;

G^'_c.в – количество конденсата от теплообменника сырой воды, кг/с;

G_хво – расход сырой воды на химводоочистку, кг/с;

G_д – количество воды на выходе из деаэратора, кг/с;

D_вып – количество выпара из деаэратора, кг/с.

Уравнение теплового баланса деаэратора:

(7.28)

Отсюда расход пара на деаэратор будет:

. (7.29)

Если далее просуммировать полученный расход пара на деаэратор, D_д, с расходом пара на подогреватель сырой воды D_с.в., то полученная величина должна быть близка к принятой ранее 0,09∙D, т.е. должно выполняться условие D_д+ D_с.в.≈0,09 D.

Если расхождение велико и больше 15%, расчет следует повторить, причем в качестве нового значения D_д+ D_с.в. подставляются полученные расчетные значения этих величин.