Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

=0,03×4,94 =0,148 кг/с (0,533 т/ч);

8.3. Потери конденсата в подогревателях горячей воды для производственно-технических нужд, отопления и вентиляции (2 % от общего расхода пара в них)

=0,02×1,07=0.021 кг/с (0,076 т/ч);

8.4. Потери котловой воды при продувке по формуле =0,113 кг/с

8.5. Суммарные потери конденсата и котловой воды, которые необходимо восполнять питательной водой с ХВО

 

0,999+0,148+0,021 +0,113 =1,281 кг/с (4,612 т/ч);

 

8.6. Расход химически очищенной воды с учетом восполнения потерь воды в тепловых сетях

 

=1,467 кг/с (5,281 т/ч)

 

Учитывая расход воды на собственные нужды химводоочистки в размере 20% от полезной производительности ХВО, общий расход сырой воды

 

1,2×1,467 =1,760 кг/с (6,334т/ч)

 

 

9. Расчет температуры сырой воды за водо-водяным подогревателем (ВВП-1) расширителя непрерывной продувки. Данная температура определяется из теплового баланса подогревателя

 

 

Уравнением

 

 

Или

°С.

10. Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды.

Для подогрева сырой  воды перед химводоочисткой от температуры  = 8,98 °С до = tхво = 30°С за ВВП-1 установлен пароводяной подогреватель поверхностного типа ПВП-2. Греющим теплоносителем этого теплообменника является редуцированный пар давлением Pн=0,12 МПа.

Из уравнения теплового  баланса ПВП-2

 

 

расход пара составит

 

или

кг/с (0,253т/ч)

11. Количество конденсата от подогревателя ПВП-2, поступающего в деаэратор с учётом 2 % потери составляет

 

=0,98×

= 0,98·0,07=0.0686 кг/с (0,247т/ч)

 

12. Расчёт деаэратора.

Расчетом деаэратора определяется расход пара, необходимого для подогрева в нем воды до температуры 104,8оС.

Сведем в таблицу 1 характеристики потоков воды и пара, поступающих в деаэратор, а в  таблицу 2 – потоки питательной воды из деаэратора:

Таблица 1. Потоки, поступающие в деаэратор

№ п/п	Наименование потоков, поступающих в деаэратор	Обозначение	Расчёт, кг/с	Температура, °С	Энтальпия, кДж/кг
1	Возврат конденсата пара с производства		μDпр = = 0,7 · 3,33 = 2,331	68	284,9
2	Конденсат пара из вентиляционной установки		0,98 =0,98·0,55= =0.539	158,8	670,4
3	Конденсат из подогревателя  сетевой воды отопления посёлка		0,98 =0,98·0,52= =0,51	50	209,5
4	Конденсат из подогревателя  горячей воды для производства		0	0	0
5	Конденсат из пароводяного подогревателя сырой воды ПВП-2		0,0686	104,8	439,1
6	Химически очищенная  вода с ХВО		1,467	30,0	125,7
7	Добавочный пар для  подогрева воды в деаэраторе		Искомая величина	104,8	2683,8

 

 

Таблица 2. Потоки питательной воды

№ п/п	Наименование потоков, выходящих из деаэратора	Обозначение	Расчёт, кг/с	Температура, °С	Энтальпия кДж/кг
1	Питательная вода для  котлов		4,94	104,8	439,1
2	Подпиточная вода для  тепловых сетей		0,186	104,8	439,1

 

Для определения добавочного  расхода пара на деаэрацию питательной воды составим уравнение теплового баланса деаэратора. Потери теплоты в деаэраторе учтем КПД =0,98.

 

 

Подогретая в деаэраторе вода с температурой 104,8°С подается питательным насосом в паровые котлы и подпиточным насосом в тепловые сети для восполнения утечек теплоносителя у потребителей.

(2,331×284,9+0,539×671+0,51×209,5+0+0,0686×439,4+1,467×125,7+ 2683,8)×

0,98=(4,94+0,186)×439,4.

Решая это уравнение  относительно , найдем расход добавочного пара в деаэратор. Расход =0,354 кг/с (1,273 т/ч).

Действительный  расход пара на собственные нужды  котельной составит

 

 0,07+0,354=0,424кг/с(1,526 т/ч).

 

 

Таким образом, максимальная расчётная паропроизводительность котельной с учетом 3% потерь пара и конденсата внутри котельной должна составлять

 

=4,973 кг/с (17,903т/ч).

 

Расхождение с величиной  паропроизводительности котельной, полученной по предварительному расчёту

 

|4,973-4,94| = 0.033 кг/с.

 

Расхождение в процентах  составляет (0,033/4,973)100 =0,66≤3%, что является допустимым и дальнейшего уточнения расчёта тепловой схемы не требуется.

13. В котельных промышленных предприятий небольшой производительности чаще всего применяются котлоагрегаты типа ДЕ и КЕ (ранее ДКВР) выпускаемые Бийским котельным заводом.

Для необходимой при  максимальном зимнем режиме паропроизводительности котельной =4,973 кг/с (17,903 т/ч) выбираем для установки 2 котлоагрегата КЕ–10-14-МТО Бийского котельного завода. Общая номинальная паропроизводительность двух котлоагрегата составит 10∙2 =20 т/ч или 5,55 кг/с, что позволяет иметь небольшой резерв на возможное увеличение теплопотребления предприятия и жилого поселка.

Максимальная теплопроизводительность (тепловая мощность) котельной составляет:

 

Q∑расч = =4,973·2799,8=13923,41 кВт.

Технико-экономические  характеристики выбранных к установке  котлов выбираем из приложения 5:

 

Тип котла	Вид топлива	КПД, %	Расход топлива кг у.т / Гкал	Расход топлива кг у.т / ГДж
КЕ–10-14-МТО	Древесные отходы	79,7

 

Экономайзер Н=444 м²

Вентилятор ВДН-9-1000

Дымосос ДН-12,5-1500

Топочное устройство Топка скоростного горения

 

4.2 Расчёт расхода топлива

 

Располагаемая теплота  топлива, кДж/кг

 

+ + ,

 

где  - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

, - удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом и топливом;

= 10220 кДж/кг.

Удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом, кДж/кг

 

,

 

где   - коэффициент избытка воздуха в топочной камере, =1,3;

 и  - теплоёмкости и температуры, соответственно, подогретого и холодного воздуха, =30 оС и =1,004 кДж/(кг*К), =200 оС и =1,021кДж/(кг*К)

 кДж/кг.

Удельная теплота подогретого  топлива находится по формуле, кДж/кг

 

= ,

 

где   -теплоёмкость топлива, кДж/(кг·К).

Для твёрдых топлив принимают =30 оС, ≈ 1кДж/(кг·К).

=1*30=30 кДж/кг,

10220+226,3+30=10476,3 кДж/кг

Расчётный расход топлива  в котле, кг/с

 

,

 

где  n - количество принятых к установке котлов, n=1

- КПД котла, =0,797

 кг/с (3,002 т/ч).

 

 

5. Расчёт мощности электродвигателей оборудования котельной установки.

 

5.1 Питательные насосы

 

Питательные насосы относятся  к числу наиболее важного вспомогательного оборудования котельной, поскольку  они должны обеспечивать непрерывную  подачу воды в котел. Запас воды в современном котле незначителен, и прекращение питания его водой может привести к полному её испарению, интенсивному разогреву и разрушению поверхностей нагрева и котла в целом. В качестве современных питательных устройств применяют центробежные насосы высокого давления, рассчитанные на работу при температуре воды 105… 150 оС. Чтобы избежать кавитации, на входе в насос должен быть обеспечен подпор жидкости, достигаемый установкой деаэратора и насосов на разных отметках (этажах) котельной. Центробежные насосы имеют электрический (переменного тока) привод. Для работы в аварийном режиме может быть предусмотрен и паротурбинный привод.

Расчет производительности питательных насосов производят по максимальной нагрузке котельной  с запасом не менее 10 %. При определении требуемой подачи (производительности) питательных насосов следует учитывать расход воды на собственные нужды котельной. Суммарная подача всех питательных насосов должна быть такой, чтобы при выходе из строя одного из них остальные смогли обеспечить работу котлоагрегатов с номинальной нагрузкой, м3/с:

 

ρ,

 

где  1,1 – коэффициент запаса по паропроизводительности;

-максимальная паропроизводительность котельной, кг/с;

r - плотность питательной воды при давлении и температуре в деаэраторе,

 

r=1/υ`

 

r=1/0.001048=954.198кг/м3

 м3/с.

Напор, который должен обеспечить питательный насос, определяется по формуле, Па

 

,

 

где  1,15 – коэффициент запаса по напору;

 – избыточное давление пара  в барабане котла и в деаэраторе, =2,3МПа, =0,12МПа;

 – перепад давления, обусловленный  разностью отметок уровней воды  в барабане котла и в деаэраторе, =0 Па;

- суммарное сопротивление всасывающего и напорного трактов питательной воды, ; – длина питательного трубопровода от деаэратора до котла, м.

Барабан котла и деаэратор  обычно расположены вверху котельной, поэтому отметки уровней воды в них примерно совпадают. Для  трубопроводов горячей воды допускается принимать удельную потерю давления Dhс = 80 Па/м.

Длина принимается с учетом мощности котельной несколько десятков метров. 

 Па

 Па

Расчётная мощность для  привода питательного насоса, кВт 

 

,

 

где   – КПД питательного насоса (для современных типов питательных устройств = 0,74…0,80)

 кВт

По рассчитанной мощности подбирается тип электродвигателя и его характеристики.

Выбираем двигатель АИР180М6(N=18,5 кВт, n=1000 об/мин).

 

5.2 Тягодутьевые устройства

 

Стабильная работа котлоагрегата обеспечивается непрерывной подачей воздуха в топку и удалением в атмосферу газообразных продуктов сгорания. В маломощных паровых и водогрейных котельных иногда бывает достаточно естественной тяги, создаваемой дымовой трубой. Современные же котлоагрегаты имеют сложные профили газоходов и воздуховодов и большие аэродинамические сопротивления. Поэтому для преодоления сопротивления воздуховодов и горелочного устройства (или колосниковой решетки со слоем топлива) котлоагрегат оснащают дутьевым вентилятором, а для преодоления сопротивления газового тракта – дымососом.

Производительность вентилятора  и дымососа определяется, соответственно, по формулам, м3/с

 

 

и

,

 

где  1,05 – коэффициент запаса по производительности тягодутьевого устройства;

 – расчетный расход топлива в котлоагрегате, кг/с (м3/с);

–теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, =2,81 м3/кг;

 – теоретический объём продуктов  сгорания на 1 кг топлива,  =3,75 м3/кг;

 – коэффициент избытка воздуха  в топке;

 – утечки воздуха между  вентилятором и топкой, =0,04;

– присосы воздуха в =0,1;

- коэффициент избытка воздуха перед дымососом;  

–температура холодного воздуха  перед вентилятором (принимается 30оС); – температура газов перед дымососом (уходящих газов), =150 оС.

Коэффициент избытка  воздуха перед дымососом определяют по формуле

 

 

где   - присосы воздуха в газовом тракте парогенератора, =0,38

 м3/с

и

 м3/с.

Напор, который должен развивать вентилятор ( ) и дымосос ( ) зависит от вида и способа сжигания топлива, типа сожигательного устройства, протяжённости и конфигурации воздуховодов и газоходов. Эти характеристики определяются при аэродинамическом расчете котельного агрегата. Для их приближенных расчетов можно взять сумму следующих значений.

Вентилятор должен обеспечить напор воздуха для преодоления сопротивления воздуховодов, трубного пучка воздухоподогревателя 2,5…3,5 кПа.

Дымосос должен преодолевать газовое сопротивление котла, составляющее 0,2…0,4 кПа, водяного экономайзера –  до 3 кПа, воздухоподогревателя – до 2 кПа, золоуловителя – 0,2 … 0,8 кПа и газоходов 0,5 кПа.

=3,5 кПа, =6 кПа.

Расчётные мощности приводов вентилятора и дымососа составят, кВт

 

;

,

 

где  1,21=1,1*1,1-коэффициенты запаса по напору и мощности электродвигателя;

 и  – напоры, развиваемые вентилятором и дымососом;

, – КПД вентилятора и дымососа, , .

 кВТ;

 кВТ.

По рассчитанным мощностям  тягодутьевых устройств подбираются  марки электродвигателей и их характеристики.

Двигатель вентилятора: АИР200M6 (N=22кВт, n=1000 об/мин)

Двигатель дымососа: AИР200М4 (N=37 кВт, n=1500 об/мин).

 

 

6. Тепловой баланс в узлах

 

Узел 1:

 

Dрасч =Dcн.+D0.6 +Dпр

 

4,973=0,396+1,07+3,33

4,973=4,796

 ≤3%-условие выполняется.

Узел 2:

Dсн+Dпрод=Dпвп-2+Dд

0,396+0,031=0,07+0,354

0,427=0,224

0,7%≤3%-условие выполняется.

Узел 3:

 

D0.6=Dот+Dвен

 

1,07=0,52+0,55

1,07=1,07

0%≤3%-условие выполняется.

Узел 4:

Gпрод=Dпрод+Gсл

0,144=0,031+0,113

0,144=0,144

0%≤3%-условие выполняется.

Узел 5:

 

Gхво+Gпвп-2+Dд+Gот+Gвен+Gпр..=Gт.с.+Gd

1,467+0,0686+0,354+0,51+0,539+2,331=0.186+5.117

5.270=5.303

0,62%≤5%-условие выполняется.

 

 

7. Список литературы