Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

диплом_1 / 4 Розрахунок котольної після встановлення мікротурбіни-13

.docx
Скачиваний:
36
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
210.73 Кб
Скачать

50

4. СХЕМА КОТЕЛЬНОЇ ПІСЛЯ МОДЕРНІЗАЦІЇ, ЇЇ РОЗРАХУНОК ПІСЛЯ УСТАНОВКИ МІКРОТУРБІНИ

4.1 Опис теплової схеми котельної після модернізації (установки паралельно РОУ парової мікротурбіни потужністю 350 кВт)

Принципова теплова схема котельної приведена на малюнку 4.1.

Початкова вода з температурою 5°С насосом 1 подається в теплообмінник 2, в якому нагрівається водою безперервного продування до температури 25-40°С. Нагрівання до такої температури необхідне для забезпечення ефективнішої роботи катіонитных фільтрів і запобігання конденсації водяної пари на трубах і устаткуванні хімводоочистки. Далі, вода поступає на хімводоочистку 4, де відбувається пом'якшування води (видалення солей Ca і Mg) і, при необхідності, зменшення солевмісту. Хімічно оброблена вода поступає в деаератор 9, в якому з води видаляються корозійно-активні гази (O2, CO2). Частина води з деаератора живильним насосом 11 подається в паровий котел 6, інша частина підживлювальним насосом 10 прямує на підживлення теплової мережі.

Паровий котел 6 виробляє насичену пару з тиском 1,3 МПа, пара використовується для підігріву води, що поступає в системи опалювання, вентиляцію, гарячого водопостачання і для власних потреб котельної (деаерація).

Оскільки паро-водяні теплообмінники по умові міцності розраховані на тиск до 1МПа, тиск пари перед ними знижується або редукційним клапаном 7 до рівня 0,6 МПа, або мікротурбіною 3 до рівня 0,3МПа. Деаератор атмосферного типу працює при тиску 0,12МПа, яке підтримується редукційним клапаном 8.

Підігрів мережевої води здійснюється таким чином: Вода із зворотного трубопроводу теплової мережі насосом 14 подається у водо-водяний теплообмінник 13, в якому нагрівається конденсатом з паро-водяного теплообмінника 12, а потім в теплообмінник 12, де нагрівається порою до необхідної температури ~110-120°С.

Рисунок 4.1– Принципова теплова схема опалювальної котельної, після модернізації

1-насос сирої води; 2-охолоджувач безперервного продування (підігрівач сирої води); 3- мікротурбіна; 4-хімводоочистка; 5-водомір хімочищеної води; 6-паровий котел; 7,8-редукційний клапан; 9-деаэратор;10-підживлювальний насос; 11-живильний насос; 12-мережевий підігрівач;13- охолоджувач конденсату; 14-мережевий насос; 15-охладжувач випару.

4.2 Розрахунок теплової схеми котельної після модернізації

У загальному випадку основними цілями розрахунку теплової схеми котельної є:

  • визначення загальних теплових навантажень, що складаються із зовнішніх навантажень і витрати пари на власні потреби і втрат;

  • визначення всіх теплових і масових потоків;

  • визначення початкових даних для подальших техніко-економічних розрахунків (річних вироблень тепла, палива і так далі).

Розрахунок теплової схеми дозволяє визначити сумарну продуктивність котельної установки при декількох режимах її роботи. Розрахунок проводиться для 3-х характерних режимів з відповідною зовнішнього повітря в м. Одеса для характерних режимів визначаються по СНіП 23-01-99 «Будівельна кліматологія» [1]:

  1. Максимально-зимового (-15 °С);

  2. Середньої температури найбільш холодного місяця (-5 °С);

  3. Середньої температури за опалювальний період (+5°С).

Задані теплові навантаження котельною зведені в таблицю 4.1

Таблиця 4.1 Максимальні теплові навантаження котельної установки.

Вид теплового навантаження

Розрахункові теплові навантаження

Характеристика теплоносія

Зима

Літо

Опалювання і вентиляція, гаряче водопостачання Гдж/ч

14

немає

Вода 120/60С

Виходячи із заданих теплових навантажень на опалювання, вентиляцію для всіх характерних режимів визначаються: теплове навантаження на опалювання і вентиляцію, гаряче водопостачання:

, кДж/год,

де – розрахункове теплове навантаження на опалювання, вентиляцію і гаряче водопостачання кДж/год;

– розрахункова температура усередині приміщень, приймається +18°С;

- температура зовнішнього повітря [1] °С;

- температура зовнішнього повітря при максимально-зимовому режимі °С.

Коефіцієнт зниження витрати теплоти на опалювання і вентиляцію, гаряче водопостачання:

.

Поточна температура мережевої води в подаючому трубопроводі:

,°С,

де – розрахункова температура теплоносія в подаючому

трубопроводі, °С.

Поточна температура мережевої води в зворотному трубопроводі:

,°С,

де – розрахункова температура теплоносія в зворотному

трубопроводі, °С.

Витрата мережевої води на опалювання і вентиляцію, горяче водопостачання:

, т/год,

де – теплове навантаження на опалювання і вентиляцію, кДж/год,

, – температура мережевої води в прямому і зворотному трубопроводах °С

Св=4,19 кДж/(кг∙°С) - теплоємність води.

Загальна витрата води зовнішніми споживачами в подаючій магістралі теплової мережі:

, т/год.

Витрата пари на опалювання, вентиляцію, гаряче водопостачання:

, т/год,

де – ентальпія пари, що подається на підігрівачі води після мікротурбіни (тиск 0,3МПа), кДж/кг;

– ентальпія конденсату на виході з підігрівачів води, кДж/кг:

4,19 кДж/(кг∙°С) ∙90°С=378, кДж/кг,

– ККД підігрівача, приймаємо =0,98.

Визначаємо вироблення пари для зовнішніх споживачів:

, т/год.

Максимальна паровироблення котельної установки:

, т/год,

де – витрата пари на власні потреби котельної, т/год;

приймаємо =0,1;

– втрати пари усередині котельної, т/год;

приймаємо =0,02.

Визначувана витрата живильної води, що подається у котел:

,т/год,

де – витрата продувальної води, т/год. Згідно СНіП II-35-76 «Котельні установки» [2], для котлів з тиском до 1,4 МПа включно, витрата живильної води повинна бути не більше 10% від ;

приймаємо =0,1.

Витрата підживлювальної води, згідно СНіП 2.04.07-86 «Теплових мереж»[3], приймається як 0,75% від об'єму води в системі теплопостачання:

=0,0075,т/год,

де – об'єм води в системі теплопостачання, м3.

=м3,

де =65 м3/МВт - питомий об'єм води в закритій систем,м3/МВт.

Випар з деаератора:

, т/год,

де – витрата деаерованої води, т/год.

Кількість води, яка повинна піддатися зм'якшуванню:

, т/год.

Дійсна витрата сирої води, яка подається в котельну, буде дещо більше, оскільки частина води використовується для регенерації фільтрів:

, т/год.

Визначаємо температуру початкової води на виході з теплообмінника 2.

З рівняння теплового балансу теплообмінника 2 отримуємо:

, °С,

де, - температура початкової води;

приймаємо = 5 °С для зимового періоду;

– температура продувальної води;

приймається рівній температурі насичення при тиску 1,3 МПа;

°С;

- температура продувальної води на виході з теплообмінника;

Приймаємо =60 °С.

Знайдемо температуру води на виході з охолоджувача випару (на вході в деаератор):

,°С,

де - температура конденсату після охолоджувача випару

приймаємо = 95°С;

Визначувана витрата пари на деаерацію води:

т/ч;

Розрахункове значення витрати пари на власні потреби котельної:

, т/год;

Відносна погрішність розрахунку:

,%.

При Д<10% вважається, що розрахунок виконаний з необхідним наближенням і не вимагає перерахунку.

Температура на вході в мережевий підігрівач:

, т/год.

Температура конденсату на виході з охолоджувача конденсату:

, т/год.

Результати розрахунку приведені в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 Розрахунок теплової схеми котельної

№ п/п

Найменування величин

Режими

Максимально-зимовий (min t найбільш холодної п'ятиденки)

Середня температура найбільш холодного місяця

Середня температура за опалювальний період

1

2

3

4

5

1

Температура зовнішнього повітря tн.в., °С

-15

-5

5

2

Темп. усередині опалювальних приміщень tв.н., °С

18

18

18

3

Теплове навантаження на опалювання і вентиляцію Qо.в.г.в., ГДж/год

14

9,76

5,52

4

Коефіцієнт зниження витрати теплоти на опалювання і вентиляцію Ко.в.

1

0,7

0,39

5

Поточна температура мережевої води в подаючому трубопроводі t1 ,°С

120

89,09

58,18

6

Поточна температура мережевої води в зворотному трубопроводі t2 ,°С

60

47,27

34,55

7

Витрата мережевої води на опалення і вентиляції, гаряче водопостачання Gо.в.г.в., т/год

55,7

55,7

55,7

8

Витрата води зовнішніми споживачами в подаючій магістралі теплової мережі Gс, т/год

55,7

55,7

55,7

9

Ентальпія пари, що подається на підігрівачі води hп, кДж/кг (тиск 0,3МПа)

2521

10

Ентальпія конденсату після паро-водяного теплообмінника hк, кДж/кг

378

11

ККД підігрівача

0,98

12

Витрата пари на опалювання і вентиляцію, гаряче водопостачання Dо.в., т/год

6,67

4,65

2,63

13

Вироблення пари для зовнішніх споживачів Dвн, т/год

6,67

4,65

2,63

14

Витрата пари на власні потреби котельної Dс.н., т/год

0,4

0,28

0,18

15

Втрати пари усередині котельній Dпот, т/год

0,13

0,09

0,05

16

Максимальна паровироблення котельної установки, т/год

7,2

5,02

2,86

17

Витрата живильної води, що подається в котел Gпит, т/год

7,92

5,47

3,09

18

Об'єм води в системі теплопостачання Vсист, м3

180

19

Витрата підживлювальної води Gподп, т/год

1,35

20

Випар з деаератора Dвып, т/год

0,46

0,27

0,15

21

Кількість води, що піддається зм'якшуванню Gхво, т/год

2,2

1,89

1,63

22

Витрата сирої води Gисх, т/год

2,42

2,08

1,79

23

Температура початкової води на виході з теплообмінника 2 t'ив ,°С

44

33

25

24

Температура конденсату після охолоджувача випару tд ,°С

105,34

103,78

101,05

25

Температура води на вході в мережевий підігрівач t’2 ,°С

64,14

50,16

36,18

26

Температура конденсату після охолоджувача конденсату t’к°,С

99

99

99

27

Витрата пари на деаерацію Dд, т/год

0,35

0,28

0,16

28

Розрахункова витрата пари на власні потреби котельної, т/год

0,35

0,28

0,16

29

Нев'язка витрати пари на власні потреби котельної Δ , %

11

6

2

30

Уточнена максимальна паровироблення котельної, т/год

7,15

5,02

2,84