Фрзим= 1,2×(∑ФОТ+∑Фвен+∑Фг.в.max+∑Фт.н.), (15)

для летнего периода

Фрлет=1,2×(Фг.в.летmax+∑Фт.н), (16)

где: ∑Фот,∑Фвен,∑Фг.в.max+∑Фт.н -максимальные потоки теплоты на отопление, вентиляцию, горячего водоснабжение и технологические нужды, (в Вт);

1,2 - коэффициент запаса, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной, теплопотери в тепловых сетях;

ζ - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (ζ=0,82 для производственных зданий и ζ=0,65 для жилых и общественных зданий).

Вт.

 Вт.

3. Выбор теплоносителя

Согласно СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети" при теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, и если возможно, для технологических нужд в качестве теплоносителя используется вода.

Температура воды в падающей магистрали принимается равной 150 0С, в обратном трубопроводе - 70 0С. Если расчетная тепловая нагрузка Фр<5,8 МВт допускается применение в падающий магистрали воды с температурой 95... 1100С в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.

Если для технологических нужд необходим пар, то в производственных зданиях и сооружениях при соответствующем технико-экономическом обосновании его можно использовать в качестве единого теплоносителя. В отопительно-производственных котельных допускается применение двух теплоносителей: воды и пара.

Подбор котлов

Фуст=Фр= Вт

Учитывая величину Фуст и необходимость в технологическом паре, выбираем для котельной котлы ДКВР. Зная что тепловая мощность котла ДКВР-2,5-13 при работе на угле состовляет 1,75 МВт(см. таблица 9 /2/), принимаем котельную с четырьмя котлами ДКВР-2,5-13 с общей тепловой мощностью 1,75×4=7 МВт

Так как в летний период максимальная тепловая нагрузка, равна Вт

Что как раз соответствует тепловой мощности одного котла ДКВР-2,5-13, работающего с допустимой перегрузкой до 25

Характеристики котла ДКВР-2,5-13:

5. Годовой расход топлива

Годовой расход тепла на отопление:

 ;  (17)

Где - суммарный максимальный расход тепла на отопление,Вт

tв- средняя расчетная по всем потребителям температура внутреннего воздуха (16…180 С);

tн- расчетная отопительная температура наружного воздуха, 0С;

tо.п- средняя температура наружного воздуха за отопительный период, сут.

nот- продолжительность отопительного периода, сут.

Годовой расход тепла на вентиляцию:

  (18)

tн.в- расчетная зимняя вентиляционная температура

zв- усредненное за отопительный период среднесуточное число работы системы вентиляции; при отсутствии данных принимают zв=16ч.

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение:

  (19)

-коэффициент, учитывающий снижение часового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему. Для жилых и общественных зданий =0,65, для производственных =0,82;350- число суток

в году работы системы горячего водоснабжения.

Годовой расход тепла на технологические нужды:

  (20)

Общий годовой расход тепла:

Годовой расход топлива подсчитываем по формуле:

 (21)

-низшая теплота сгорания рабочего топлива(кДж/кг- для твердого и жидкого топлива кДж/м3- для газообразного топлива )

Для каменного угля  ;

- средний КПД котельной(при работе на твердом топливе =0,6,на жидком и газообразном- =0,8);

6 Регулирование отпуска теплоты котельной

В системах теплоснабжения сельскохозяйственных объектов основной является тепловая нагрузка систем отопления. Поэтому при применении водяных тепловых сетей применяют качественное регулирование подачи теплоты на основании температурных графиков, с помощью которых определяют зависимость температуры воды в трубопроводах тепловых сетей от температуры наружного воздуха при постоянном расходе.

При наличии систем горячего водоснабжения температур воды в подающем трубопроводе открытых систем теплоснабжения принимают не ниже 60 0С, закрытых - не ниже 70 0С. Поэтому температурный график для падающий линии имеет точку излома С, левее которой tп=const.

Минимальная температура обработанной воды определяется, если через точку С провести вертикальную линию до пересечение с графиком обратной воды. Масштаб построения mt=0,23 0С/мм.

7. Подбор питательных устройств и сетевых насосов

Для паровых котлов с избыточным давлением пара свыше 68,7 кПа устанавливают конденсатные и питательные баки. Конденсат конденсатными насосами перекачивается из конденсатных в питательные баки, расположенные на высоте 3...5 м от чистого пола. В эти баки подается также химически может выполнить резервуар термического деаэратора, объем которого должен быть равен 2/3× Vп.б

Вместимость питательных баков (м3) из расчета часового запаса воды

Vп..б. = , (22)

 - расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.

Вместимость конденсатных баков:

Vк.б. = , (23)

где - коэффициент возвращаемого конденсата, =0,7 (стр.131/1/);

 - расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.

Расход питательной воды найдем по формуле:

 (24)

D- расчетная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;

П- продувка котлов, %(при питании котлов химически очищенных водой П=0,5…3,0%);

Вместимость питательных баков:

Вместимость конденсатных баков:

Vк.б. = ,

Подача конденсатного насоса (м3/ч) должна быть равна часовому объему конденсата Vк.б а напор создаваемый насосом принимают 150…200кПа.

Выбираю центробежный насос 1,5К-6 (приложение 21/1/): подача 6 м3/ч; развиваемое давление 199 кПа; КПД=50%.

Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях устанавливают два сетевых насоса с электроприводом (один из них резервный). Производительность насоса, м3/ч, равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:

где - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая водой, (в Вт);

 - плотность обратной воды, кг/м3, =977,8 кг/м3 (132/1/),

 и - расчетный температуры прямой и обратной воды, °С.

Тепловая нагрузка , покрываемая паром, Вт

Вт

- тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды(подогрев и диарация воды, отопление вспомогательных помещений и др.)

 (26)

 Вт

Ориентировочно принимаем напор развиваемый сетевым насосом:

;

Выбираем два центробежных насоса 4КМ-12 (приложение 21/1/): подача 65 м3/ч; развиваемое давление 370 кПа; КПД=75%.

Подпиточные насосы компенсируют разбор воды из открытых тепловых сетей на горячее водоснабжение и технологические нужды, а также восполняют утечки сетевой воды, состовляющие 1…2% ее часового расхода.

 Количество подпиточных насосов должно быть не менее двух. Устанавливают подпиточные насосы перед сетевыми насосами во всасывающую линию для обеспечения давления в обратной магистрали.

 Подача подпиточного насоса(м /ч)

  (27)

- расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, Вт

 - часть расчетной технологической нагрузки, покрываемой теплоносителем, Вт

  и  - расчетные температуры горячей и холодной воды, 0С

 - плотность подпиточной воды, можно принять равной  кг/м3,

Ориентировочно принимаем напор развиваемый подпиточными насосами:

Выбираем насос 3КМ-6 (приложение 21/1/): подача 45 м3/ч; развиваемое давление 358 кПа; КПД=70%. Устанавливают подпиточные насосы перед сетевыми насосами во всасывающую линию для обеспечения давления в обратной магистрали

Мощность, кВт, на привод центробежного насоса с электродвигателем,

где Vt - производительность насоса, м3/ч; Рн - давление, создаваемое насосом, кПа; - к.п.д. насоса.

 Для насоса 1,5К-6:

N= кВт,

Для насоса 4КМ-12:

N= кВт,

Для насоса 3КМ-6:

N=кВт

Расчет водоподготовки

В производственно- отопительных котельных получила распространение докотловая обработка воды в натрий-катионитовых фильтрах с целью ее умягчения. Объем катионита (м3), требующийся для фильтров,

; (29)

-расчетный расход исходной вод, м3/ч

- период между регенерациями катионита(принимаем равной 8…24ч)

- общая жескость исходной воды, мг∙экв/ м3 ( рекомендация на стр. 133/1/)

- обменная способность катионита, г∙ экв/ м3 (для сульфоугля Е=280…300, г∙ экв/ м3);

 (30)

-расход исходной воды, м3/ч(для паровой котельной  )

Расчетная площадь поперечного сечения одного фильтра:

  (31)

h- высота загрузки катиона в фильтре, равная 2…3м

n- число рабочих фильтров(1…3)

По таблице 4.3 стр.134/1/подбираем фильтры с площадью поперечного сечения с запасом в сторону увеличенияА=0,39 м2

Далее определяем фактический межрегенерационный период (ч) и число регенераций каждого фильтра в сутки:

Число регенераций в сутки по всем фильтрам:

Для регенерации натрий- катионитовых фильтров используют раствор поваренной соли NaCl(6…8%).

Расход соли (кг) на одну регенерацию фильтра:

  (32)

а- уднельный расход поваренной соли равный 200г/(г∙экв.).

Суточный расход соли по всем фильтрам:

8. Расчет тепловой схемы паровой котельной

Один из возможных вариантов принципиальной тепловой схемы котельной, работающей на открытые тепловые сети, представлен на рис. 4.

Вырабатываемый в котле К пар используется для подогрева сетевой воды в подогревателе ПС (Дпс). Конденсат этого пара через охладитель конденсата ОК подается в деаэратор питательной воды ДР 1. В этот же деаэратор поступает конденсат греющего пара подогревателя сырой воды ПСВ и подогревателя химочищенной воды ПХВ, а также добавка химочищенной воды mхов и отсепарировавшийся пар из расширителя непрерывной продувки СНП. Небольшой расход пара  необходимый для подогрева этих потоков до 102...104 °С, подается в деаэратор Др1 через редукционную установку РУ. Подпитка тепловой сети осуществляется деаэрированной водой, подаваемой насосом сырой воды НСВ через ПСВ, химводочистку ХВО, охладитель деаэрированной воды ОДВ в деаэратор ДР2 и оттуда подпиточным насосом НПод подпиточным насосом в обратную магистраль перед сетевым насосом НС. Некоторое количество редуцированного пара используется на нагрев подпиточной воды в деаэраторе ДР2 (), на технологические нужды (Dт), на паровое отопление ( )и на собственные нужды (Dсн).

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

Do = Dт +  Dсн + + + Dпсв + Dпхв + Dсп. (33)

Расход пара на технологические нужды:

где  - тепловая мощность, отпускаемая технологическим потребителям, кВт;

 - энтальпия пара, кДж/кг (определяется по давлению и по температуре для перегретого пара или же по давлению (температуре) насыщения и по степени сухости пара).

Dт =

Расход пара на отопление производственных помещений, если отопление паровое:

где  - тепловая мощность, идущая на отопление производственных помещений, кВт;

- тепловая мощность, идущая на вентиляцию производственных помещений, кВт;

 - энтальпия возвращаемого конденсата (= 4,19×tк, где tк=70 °С).

Расход пара на собственные нужды принимается

Расход пара на деаэрацию потока подпиточной воды  определяется из уравнения теплового баланса деаэратора ДР2:

где - температура воды на входе в деаэратор ДР2, (=80...85 °С);

tд - температура деаэрированной воды, равная температуре насыщенного пара в деаэраторе при рд=0,12 МПа, определяем tд=105 0С;

ho - энтальпия пара, вырабатываемого котлом, кДж/кг, при р=0,2 МПа h0=2600 кДж/кг (по h, d - диаграмме).

Определяем тепловую мощность, передаваемой по тепловой сети:

Фсет=∑Фкр-∑Фс.н., (27)

где: ∑ Фкр - расчетная тепловая мощность котельной, (Вт);

∑Фс.н - тепловая мощность, потребляемая на собственные нужды, Вт. Предварительно принимается до 3% от общей тепловой мощности котельной установки.

Фс.н.=0,03×Фкр =0,03×6478149,8=194344,5 Вт;

Фсет =6478149,8-194344,5 =6283805,3 Вт.

Расход воды в подающей сети:

, (28)

где: tп - температура прямой сетевой воды на выходе из котла, °С;

t0 - температура обратной сетевой воды на входе в котел, 0С;

Температуры tп и t0 определяем по температурному графику (лист А1).

mп=6283805,3 /4,19×(150-70)=18,74 кг/с.

Расход подпиточной воды при закрытом режиме тепловой сети:

mпод=(0,01...0,03)×mп (29)

mпод =(0,01 ...0,03)×18,74 =0,1874...0,5622 кг/с, принимаем mпод=0,3 кг/с.

Расход воды в обратной тепловой сети:

mо= mп- mпод, (30)

mо=18,74-0,3=18,44 кг/с.

По формуле (26) определяем :

Расход пара для подогрева сырой воды Dпсв. до температуры 25...30 °С перед химводочисткой определяется из уравнения теплового баланса ПСВ:

где tх - температура исходной воды (зимой 5 °С, летом 15 °С);

hк - энтальпия конденсата при рк=0,12 МПа, hк=tд×с=105×4,19=439,95 кДж/кг;

hп - к.п.д. подогревателя (0,95...0,98).

tсм =(0,3×49,8+18,44×70)/18,74=69,68 0С.

Расход пара на сетевые подогреватели Dс.п. определяется из уравнения теплового баланса вместе с охладителями конденсата ОК:

где  - энтальпия конденсата после охладителей ОК,

= tох×с=30×4,19=125,7 кДж/кг.

Давление греющего пара принимается в ПС исходя из того, что температура насыщения его на 10...15 °С выше, чем tп.

Из уравнения (36) находим:

Расход химочищенной воды на подпитку тепловой схемы котельной, mх.в.о рассчитывается на компенсацию потерь пара и воды в схеме котельной:

где mв - коэффициент возврата конденсата, отдаваемого потребителям технологического пара (mв=0,5...0,7), если же технологические процессы потребляют пар без возврата конденсата, например, кормоцех, то mв=0;

Dпр - расход воды на продувку котла, Dпр = (0,03...0,05) × Dс.п., кг/с;

Dсеп - количество пара, отсепарированного в расширителе СНП непрерывной продувки, направляемый в деаэратор ДР 1,

Dсеп = (0,2...0,3) × Dпр.

Dпр.=0,04×2,66=0,11 кг/с;

Dсеп.=0,25×0,11=0,028 кг/с;

По формуле (38) определяем mх.в.о:

mх.в.о=0,0078 +(1-0,6)×0,062+0,11+0,028=0,17 кг/с.

Расход греющего пара на деаэратор питательной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора:

где - температура возвращенного конденсата технологического пара (= 40...70 °С);

mп.в - расход питательной воды в котле, рассчитанный на выработку пара Dок с учетом продувки котла:

mп.в=2,66+0,11=2,77 кг/с.

 - энтальпия конденсата после отопительных приборов

( tк можно принять равной 70 °С),

= 4,19×70=293,3 кДж/кг,

После преобразования уравнения (38) находим:

Определяем паропроизводительность котельной из уравнения (21): Do = Dт +  Dсн + + + Dпсв + Dпхв + Dсп.

Do= 0,062+0,156+0,0078+0,011+0,29+0,015 +0+2,66=2,97 кг/с.

N=

9. Технико-экономические показатели производства тепловой энергии

Работа котельной оценивается ее технико-экономическими показателями.

1. Часовой расход топлива (кг/ч):

 (43)

q- удельная теплота сгорания топлива, по заданию для каменного угля:=21000 кДж/кг;

- к.п.д. котельного агрегата, — при работе на твердом топливе (приложение 14/1/);

2. Часовой расход условного топлива (кг/ч):

 (44)

3. Годовой расход топлива (т или тыс. м3):

 , (45)

где Qгод — годовой расход теплоты, ГДж/год.

 т.

4. Годовой расход условного топлива (т или тыс. м3):

 (46)

 т.

5. Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс. м3/ГДж):

 т/ГДж. (46)

6. Удельный расход условного топлива (т/ГДж или тыс. м3/ГДж):

 т/ГДж.

7. Коэффициент использования установленной мощности котельной:

 , (47)

где Фуст — суммарная тепловая мощность котлов, установленных в котельной, МВт;

 8760 — число часов в году.

Библиографический список

1)                 А.А.Захаров "Практикум по применению и теплоснабжению в с/х" - М.: Колос, 1995.- 176с.:ил.

2)                 А.А. Захаров "Применение тепла в с/х" - 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Колос, 1980.- 311с.

3)                 Д.Х. Мигранов "Методические указания к выполнению расчетно-графических работ" - Уфа: БГАУ, 2003.

4)                 Драганов Б.Х. и др. "Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве".- М.: Агропромиздат, 1990.- 463с.: ил.

Страницы: 1, 2