Составления тепловой схемы котельной

Тепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы, связанные с трансформацией теплоносителя и исходной воды.

Принципиальная тепловая схема паровой котельной, работающей на от­крытые тепловые сети, показана на рис. 2.3. Вырабатываемый в котле 1 пар ис­пользуется для подогрева сетевой воды в подогревателе 2 (D _сп).

Конденсат этого пара через охладитель конденсата 3 подается в деаэра­тор питательной воды 4. В этот же деаэратор поступает конденсат греющего пара подогревателя сетевой воды 5 (D_св) и подогревателя химочищенной воды 7 (D_хв), а также добавка химочищенной воды М_хв и отсепарировавшийся пар из расширителя непрерывной продувки D_cen. Небольшой расход пара D_1d, не обходимый для подогрева этих потоков до 102 -104 °С, подается в деаэратор через редукционную установку 8.

Подпитка тепловой сети осуществляется деаэрированной водой, подавае­мой насосом сырой воды НСВ через подогреватель сетевой воды 5, химводоочистку 6, охладитель деаэрированной воды 9 в деаэратор 10 и оттуда подпиточным насосом ШН в обратную магистраль перед сетевым насосом СН. Неко­торое количество редуцированного пара используется на нагрев подпиточной воды в деаэраторе 10 (D_2д), на технологические нужды (D_m) производства и на собственные нужды котельной (D_сн).

 

Рисунок 2.2 Принципиальная тепловая схема паровой котельной с отпуском тепло­ты в открытые тепловые сети.

1 - котел паровой; 2 - водоподогреватель; 3 - охладитель конденсата; 4 - деаэратор питательной воды; 5 - подогреватель сетевой воды; 6 - фильтры химводоочистки; 7 - подогреватель химочищенной воды; 8 - редукционная установка; 9 - охладитель деаэрированной воды; 10 - деаэратор подпиточной воды; 11 - бак аккумулятор. НСВ, ПдН, СН, КН и ПН - насосы соответственно сырой воды, подпиточный, се­тевой, конденсатный и питательный.

В задачу расчета тепловой схемы паровой котельной входит определение расходов и температур теплоносителей (пара и горячей воды) по их потокам в пределах установки, а также уточнения суммарной паропроизводительности котельной

(2.26)

Расход пара D_2д, кг/с, на деаэрацию потока подпиточной воды в деаэраторе 10 определяют из уравнения теплового баланса деаэратора

(2.27)

где G_m - расход подпиточной воды, м³/ч; t '_г - температура воды на входе в деаэратор (же­лаемый диапазон t'_г = 80...85 °С); h_o- энтальпия вырабатываемого котлом пара, кДж/кг, h₀ = 2691...2706 кДж/кг; t_d - температура деаэрированной воды, соответствующая темпера­туре насыщения греющего пара деаэратора (Р = 0,12 МПа), °С, t_d = 100...110 ⁰С.

 

Расход пара D_св, кг/с, на подогреватель сырой воды, обеспечивающий требуемую по условиям работы химводоочистки температуру сырой воды t_г = 30 , определяется из теплового баланса подогревателя сетевой воды 5

(2.28)

где h '_k - энтальпия конденсата греющего пара подогревателя сетевой воды, соответствую­щая давлению насыщенного пара 0,12 МПа, кДж/кг,h'_к=419...461 кДж/кг; η-к.п.д. по­верхностного теплообменника (η = 0,95...0,98); t_хв - температура исходной воды (( t_хв = 5 °С).

Температура подпиточной воды t_пп, прошедшей через охладитель где­ аэрированной воды 9, понижается от t_d до t_nn, соответствующей расчетной тем­пературе воды в обратной магистрали тепловой сети (t₀ = 50...70 °С). Величина t_nn определяется из уравнения теплового баланса охладителя деаэрирован­ной воды

(2.29)

Температура сетевой воды перед сетевыми насосами t _см определяется из уравнения теплового баланса точки смешения подпиточной и обратной сетевой воды (т. А).

(2.30)

где G₀ - расход воды в обратной магистрали, м³/ч; G_n - расход воды в подающей магистра­ли, м³/ч.

 

Расход пара D_сп, кг/с, на сетевые подогреватели котельной определяет­ся из уравнения теплового баланса сетевых подогревателей 2 вместе с охладителями конденсата греющего пара 3

(2.31)

где h"_k - энтальпия конденсата греющего пара после охладителя 3, где температура кон­денсата понижается ниже температуры насыщения греющего пара на 10...15°С, кДж/кг, h"_k = 376...397 кДж/кг.

Расход химочищенной воды М_хв, кг/с, на подпитку тепловой схемы котельной

(2.32)

где D_сн - расход пара на собственные нужды, принимается D_сн= 0,01 D₀, кг/с; а_воз -коэффициент возврата конденсата пара, отдаваемого потребителям технологического пара (если потребителем пара является только кормоцех то а_воз= 0); М _пр - расход воды на про­дувку котла, М _пр- (0,05...0,1)D_o кг/с; D_cen - количество пара, отсепарировавшееся в расши­рителе непрерывной продувки и направляемое в деаэратор 4, D_cen = (0,2...0,3)M_np, кг/с;

Расход пара D_хв, кг/с, на подогреватель химочищенной воды определяется из уравнения теплового баланса подогревателя

(2.33)

где t "_г - температура химочищенной воды за подогревателем 7, принимается равной 80...90°С.

Расход греющего пара D_1д, кг/с, на деаэратор питательной воды котельной определяется из уравнения теплового баланса деаэратора

(2.34)

где t_K - температура возвращаемого конденсата технологического пара, t_K = 40...70 °С; М_т - расход питательной воды в котел, рассчитанный на выработку D₀, кг/с, пара с учетом продувки котла М_т = D₀ + М_пр.

Суммарная паропроизводительность котельной

Компоновка котельной

Компоновка предусматривает правильное размещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.

В зависимости от климатической зоны котельные строят закрытыми (при температуре t_н < -30 ^оС), полуоткрытыми (t_н = -20…-30 ^оС) и открытыми (t_н > -20 ^оС). В закрытых котельных все оборудование размещают внутри здания; в полуоткрытых часть оборудования, не требующего постоянного наблюдения, выносят из здания; в открытых защищают только фронт котлов, насосы и щиты управления.

Оборудование котельной компонуют таким образом, чтобы здание ее можно было построить из унифицированных сборных конструкций. Одна торцевая стена должна быть свободной на случай расширения котельной. В котельных площадью более 200 м² предусматриваются два выхода, находящихся в противоположных сторонах помещения, с дверьми, открывающимися наружу. Одна из дверей по размерам должна обеспечивать возможность переноса оборудования котельной (хотя бы в разобранном виде). При размещении оборудования необходимо соблюдать следующие требования.

Расстояние от фронта котлов до противоположной стены должно быть не менее 3 м, при механизированных топках не менее 2 м. Для котлов, работающих на газе или мазуте, минимальное расстояние от стены до горелочных устройств 1 м. Перед фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы, насосы и тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта принимается не менее 1,5 м. Проходы между котлами, котлами и стенами котельной оставляют равным не менее 1 м, а между котлами с боковой обдувкой газоходов - 1,5 м. Чугунные котлы с целью сокращения длины котельной устанавливают попарно в общей обмуровке. Просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями конструкций покрытия здания должен быть не менее 2 м.