7.2. Расчет тепловой схемы тгу с водогрейными котлоагрегатами
Особенностью тепловых схем водогрейных котельных является то, что отсутствие пара требует преимущественного применения вакуумной деаэрации подпиточной воды. Использование атмосферных деаэраторов, обогреваемых паром, получаемых испарением сетевой воды, нецелесообразно, так как для получения пара на продолжении всего отопительного сезона необходимо поддерживать температуру сетевой воды в подающем трубопроводе не менее 100 оС. Такое решение при центральном качественном регулировании несущественно, а при открытом водозаборе в летний период недопустимо, так как температура сетевой воды в подающем трубопроводе не превышает 65 оС.
При расчете тепловой схемы с водогрейными котлами основной задачей является определение расхода воды через агрегат и соответствие этого расхода величине, установленной заводом-изготовителем. Объясняется это тем, что надежное охлаждение всех поверхностей нагрева водогрейных котлов может быть лишь при специально выбираемых гидродинамических режимах. Поскольку в тепловых сетях принято качественное регулирование, при котором расход воды постоянен, а изменяется лишь температура воды, необходимо проводить расчет по наибольшему расходу теплоты. Зная температуру воды в подающей и обратной магистралях тепловой сети и тепловую нагрузку, можно вычислить расход воды.
При закрытой системе горячего водоснабжения подогрев воды у потребителя осуществляют за счет использования теплоты воды после системы отопления и вентиляции. Наиболее часто подогреватели горячего водоснабжения подключают к смешанной или последовательной схеме.
В тепловых схемах водогрейных котельных могут быть использованы различные варианты подогрева сырой и химически очищенной воды. Так при нагреве сырой воды горячей водой после котельного агрегата величина температурного напора будет большой, а расход греющей воды мал, что неэкономично. Поэтому сырую воду чаще греют теплоносителем более низкого потенциала – греющей водой после подогревателя химически очищенной воды. В свою очередь, химически очищенная вода может быть предварительно подогрета подпиточной водой, прошедшей деаэратор, а затем окончательно нагреться водой из котла до величины, необходимой для кипения в вакуумном деаэраторе (примерно 70 – 85 оС).
Исходные данные для расчета тепловой схемы такие же, как и в случае с паровыми котлами.
Алгоритм расчета отопительных водогрейных теплогенерирующих установок с котлами типа КВ-ГМ, КВ-ТС следующий.
Общее количество сетевой воды, идущей к потребителю:
(7.30)
где Q – количество теплоты, необходимое для отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения, Вт, определяется по формулам (7.1), (7.2), (7.5);
t1, t2 – соответственно температуры прямой и обратной сетевой воды, 0C, принимается пот заданию.
Величина потерь в тепловых сетях:
(7.31)
где kт.с – коэффициент потерь воды в тепловых сетях, (принимается равным 2%).
сетей, определяется по формуле:
(7.32)
Количество воды, идущей к потребителям, с учетом потерь в котельной:
(7.33)
где kк – коэффициент потерь воды в котельной (принимается равным 0,02).
Производительность химводоочистки будет равна
(7.34)
Количество сырой воды при известном расходе воды, расходуемой на собственные нужды химводоочистки kхво:
(7.35)
где kхво – коэффициент собственных нужд химводоочистки (принимается равным 1,2).
Количество теплоты, Вт, требуемое для нагрева сырой воды, находится по формуле:
(7.36)
где t′′с.в., t′с.в. – температуры сырой воды на выходе и входе в теплообменник соответственно.
Расход горячей воды из котлов на теплообменник находится по формуле:
(7.37)
Для деаэрации воды, поступающей в тепловые сети из химоводоочистки, ее необходимо нагреть до температуры 700C, что требует расхода теплоты, Вт:
(7.38)
где tд – температура воды на выходе из деаэратора.
Тогда расход горячей воды из котлов на деаэратор найдется по формуле:
(7.39)
В наиболее холодные месяцы котельная может работать не на природном газе, а на мазуте. Количество теплоты, необходимое для разогрева мазута, Вт определяется по формуле:
(7.40)
где В – максимальный расход топлива, кг/с;
t1м, t2м – температура холодного и подогретого мазута, 0C, обычно перед сжиганием мазут подогревают до 80 – 1000С;
см – теплоемкость мазута, Дж/(кг0С), в интервале температур от t1м до t2м.
Расход горячей воды из котлов, кг/с, будет равен:
(7.41)
Количество теплоты, Вт, расходуемое в котельной на собственные нужды:
(7.42)
Количество теплоты, Вт, потерянное трубопроводами, арматурой и другим оборудованием котельной, определяется по формуле:
(7.43)
где ηтрубопр – доля теплоты, потерянная оборудованием котельной, (принимается равной 0,05-0,1).
Количество теплоты, Вт, содержащегося в выпаре из вакуумного деаэратора, определяется по формуле:
(7.44)
где h', h'' – соответственно энтальпии воды и пара при давлении 0,03МПа, (принимаются по табл. П 4 или по [9])
Максимальная теплопроизводительность котельной, Вт, будет определяться по формуле:
(7.45)
Полученную величину сравнивают с требуемым количеством теплоты и при расхождении, не большем 10%, расчет считается законченным.
Для выбора типа стальных водогрейных котлов следует определить суммарное количество горячей воды на выходе из котлов по формуле:
(7.46)
При известных ΣQ и ΣG и найденном по формуле (3.1) числе котлоагрегатов п можно по каталогам выбрать тип стального водогрейного котла.
После выполнения расчета принципиальной тепловой схемы котельной проводится выбор вспомогательного оборудования: теплообменников, аппаратов химводооочистки, деаэраторов, насосов и других устройств.