Приводится расчёт принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной гидролизного производства

 

1. Расчёт сетевой подогревательной установки

 

 

Расчёт сетевой подогревательной установки удобнее вести, включив  в уравнение теплового баланса  сразу две ступени нагрева  сетевой воды СП и ОК, показаны на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 -Схема  сетевой подогревательной установки

 

Уравнение теплового  баланса:

 

 

D_сп·(h_сп- h_ок)·η_то = G_св·(h_пр- h_об),                                    (3.1)

 

 

где D_cп и h_cп - расход и энтальпия пара на входе в сетевой подогреватель;

        h_ок - энтальпия охлажденного конденсата. Определяется по температуре охлажденного конденсата (принимается на 10 - 15° выше температуры обратной сетевой воды);

 

     h_пp-h_o6 - энтальпии прямой и обратной воды. Определяются по температуре прямой t_прям и обратной t_обр воды;

     G_св- расход сетевой воды. Расход сетевой воды, G_св, кг/с, определяется по формуле:

 

G_св = Q_cn/( h_np-h_о6 ),                                               (3.2)

 

Принимая  значения Q_cп= 60690,63 кВт, h_пp= 576,2 кДж/кг, h_o6= 234,35 кДж/кг.

Подставляя значения в формулу (3.2) получим:

 

G_св= 60690,63 /(576,2 - 234,35) = 177,54 кг/с.

 

Расход пара на входе в сетевой  подогреватель D_cп, кг/с выведем из уравнения теплового баланса и будем определять по формуле:

 

D_сп =  G_св·( h_пp-h_о6) /( h_сп-h_ок) · η _то                                      (3.3)

 

Принимая  значения h_cп= 2799,5 кДж/кг, h_ок= 276,21 кДж/кг, η_то= 0,98. Подставляя значения в формулу (3.3) получим:

 

D_cп= 177,54·(576,2 - 234,35)/ (2799,5 - 276,21)·0,98 = 24,54 кг/с.

 

3.2 Расчёт предварительной паропроизводительности котельной.

 

 

В соответствии с вероятными режимами работы оборудования котельной  расчет тепловой схемы производится для максимальных тепловых нагрузок, соответствующих низшей расчетной  температуре наружного воздуха (зимний режим), и для пониженных нагрузок летнего режима. По зимнему режиму определяют производительность котельных агрегатов и вспомогательного оборудования.

Расчёт и  предварительная оценка паропроизводительности котельной D_{кот р}, кг/с определяется по формуле:

 

D_{кот р} = D_вп+ D_{кот сн}+ D_{кот ут}                                    (3.5)

 

где D_вп - расход пара на внешнее потребление, кг/с ;

     D_{кот сн} - расход пара на собственные нужды, кг/с;

                          D_{кот ут} - расход с учётом потерь пара и конденсата от утечек через неплотности котельной, кг/с.

Расход пара на внешнее теплопотребление D_вп , кг/с, определяется по формуле:

 

D_вп= D_тех + D_вп                                              (3.6)

 

Подставляя значения в формулу (3.6) получим:

 

D_вп= 6,16 + 26,68 = 32,84 кг/с.

 

Расход на собственные нужды  котельной, D_{кот сн} , кг/с , которые составляют 5-10% от суммарного расхода на внешнее теплопотребление и определяется по формуле:

 

D_{кот  сн} = 0,06 · D_вп                                              (3.7)

 

Подставляя значения в формулу (3.7) получим:

 

D_{кот  сн} = 0,06 · 32,84 = 1,97 кг/с.

 

Расход с учётом потерь пара и конденсата от утечек через  неплотности котельной, D_{кот yт} , кг/с, определяется по формуле:

 

D_{кот yт} = 0,03 · (D_вп+ D_{кот  сн}),                                  (3.8)

 

Подставляя эти значения в формулу (3.8), получим:

 

D_{кор ут} = 0,03(32,84 + 1,97) = 1,04 кг/с.

 

Подставляя значения в формулу (3.5) получим:

 

D_{кор ут} = 32,84 + 1,97 + 1,04 = 35,85 кг/с.

 

Принимаем значение расхода паропроизводительности котельной D_{кор р}, т/ч, равной:

 

D_{кор р} = 35,85 кг/с.

 

3.3 Выбор типа и мощности котельных агрегатов

 

 

В производственно-отопительных котельных применяются паровые  барабанные котлоагрегаты с естественной циркуляцией и прямоточные водогрейные котлы.

Тип котлоагрегатов зависит  от вида и способа сжигания топлива, производительности, вида и параметров теплоносителя. Технические характеристики котлов принимаются поданным завода-изготовителя.

Количество и теплопроизводительность  котлоагрегатов выбирают по максимальному (зимнему) расходу тепла с тем, чтобы при выходе из строя одного из котлоагрегатов оставшиеся обеспечивали максимальный отпуск тепла на технологические нужды, средний за наиболее холодный месяц отпуск тепла на отопление и вентиляцию и среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение.

Независимо от типа и  режима работы котельной к установке  принимается не менее двух котлоагрегатов.

При выборе количества котлоагрегатов необходимо определить коэффициент  загрузки котлов К₃ как отношение расчетной суммарной паропроизводительности котельной D_{кот p} в режиме максимальной нагрузки к суммарной паро -производительности котельной при номинальной загрузке всех установленных котлоагрегатов D_{кот н}.

Коэффициент загрузки котлоагрегатов К₃, рассчитывается по формуле:

 

К₃ = D_{кор р} / D_{кор н}                                            (3.9)

 

Выбираем 3 котла типа Е-50-40, номинальной паропроизводительности 50 т/ч, абсолютное давление 2,4 мПа.

Принимаем значение D_{кор р} = 35,85 кг/c, D_{кор н} = 83,32кг/с. Подставляя значения в формулу (3.9), получим

 

К₃= 35,85/ 41,67 = 0,86.

 

3.4 Расчёт расширителя непрерывной продувки

 

 

Дня стабилизации качества котловой воды, сохранения солевого баланса в барабане котельного агрегата из барабана удаляют избыточное содержание нежелательных для заданного количества пара компонентов. Процесс вывода из котлоагрегата избыточного количества растворенных веществ носит название продувки, соответствует рисунку 3.3.

 

Рисунок 3.3 - Схема расширителя продувки

 

Уравнение теплового баланса:

 

G_пр · h_s6 = D_пр · h_sпп + (G_пр - D_пр ) · h_кпр ,                                                         (3.10)

 

где G_пp- расход продувочной воды , кг/с;

                     h_sб- энтальпия продувочной воды ,кДж/кг;

                     D_пp- расход насыщенного пара, кг/с;

                      h_sпп- энтальпия насыщенного пара, кДж/кг;

                       h_кпp- энтальпия конденсата продувки , кДж/кг.

 

Величина продувки G_пp обычно составляет 2 - 5% от общей паропроизводительности котлоагрегата, определяется по формуле:

 

G_пp= 0,03 · D_к,                                        (3.11)

 

Подставляя значения в формулу (3.9), получим:

 

G_пp= 0,03 · 35,85 = 1,08 кг/с.

 

Принимая это значение из теплового баланса выводим  расход насыщенного пара D_пp , кг/с.

 

D_пp = G_пp · (h_s6 - h_кпр)/ h_пp- h_кпp ,                              (3.12)

 

 

Принимая  значения G_пp= l,08 кг/с, h_s6 = 951,9 кДж/кг, h_кпp= 439,36 кДж/кг,       h_кпp =2683,8 кДж/кг [3].

Подставляя значения в формулу (3.12), получим:

 

D_пp= l ,08·(951,9 - 439,36)/2683,8 - 439,36 = 0,25 кг/с.

 

3.5 Расчёт подогревателей сырой воды ПСВ1, ПСВ2

 

 

Подогреватели сырой  воды предназначены для подогрева  воды перед подачей ее в фильтры химводоочистки (ХВО), соответствует рисунку 3.4

При расчете  подогревателей сырой воды составляют уравнения тепловых балансов для каждой ступени подогрева.

Уравнение теплового  баланса ПСВ1:

 

G_кпр · (h_кпр – h_2кпр) ·η_то= G_{сыр в} · (h_2псв1-h_1пвс1),                 (3.13)

 

где h_2кпр - энтальпия концентрата продувки после ПСВ1. Принимается по температуре t = 35-50°С;

      h_2псв1;h_1пвс1-энтальпии сырой воды на входе и на выходе из ПСВ1;

      G_{сыр в} - расход сырой воды, подаваемой насосом сырой воды в химводоочистку через подогреватели ПСВ1 и ПСВ2.

Рисунок 3.4 -Принципиальная тепловая схема включения подогревателей сырой воды.

 

Расход сырой  воды G_{сыр в}, кг/с , подаваемой насосом сырой воды в химводо- очистку через подогреватели ПСВ1 и ПСВ2, определяется по формуле:

 

G_{сыр в} = П_∑  + G_{хво сн},                                     (3.14)

 

где П_∑  - расход сырой воды , предназначаемой для восполнения потерь пара и конденсата котельной, кг/с ;

          G_{хво сн} - расход воды на собственные нужды ХВО.

Расход сырой  воды , предназначенной для восполнения  потерь пара и конденсата котельной G_{кот п} , кг/с , определяется по формуле:

 

П_∑  = D_{тех п} G_кпр D_вып G_{г в} D_{кот ут},                         (3.15)

 

где G_{г в} - расход горячей воды, кг/с;

                        G_{св ут}- постоянные потери от утечек в сетевой установки, кг/с;        

                       D_{кот ут} - потери котловой воды от утечек и внутрикотельных расходов,кг/с.

Потери с  водой на горячее водоснабжение, G_{r B}, кг/с определяется по формуле:

 

G_{г в} = Q_{г в} /(h_прям - h_обр)  ,                                                          (3.16)

 

Подставляя эти значения в формулу (3.16), получим:

 

G_{г в} = 324,87/(576,2 - 234,35) = 0,95 кг/с.

 

Постоянные  потери от утечек в сетевой установки, G_{св ут}, кг/с , определяется по формуле:

 

G_{св ут} =  0,02 ∙ G_св,                                                                       (3.17)

 

Подставляя это значения в формулу (3.17), получим:

 

G_{св ут} = 0,02 ·193,04 = 3,86 кг/с.

 

Потери с  выпором деаэратора, D_вып кг/с, определяется по формуле:

 

D_вып= 0,004 · D_{кот р},                                         (3.18)

 

Подставляя это значение в формулу (3.18), получим:

 

D_вып = 0,004 · 35,85 = 0,14 кг/с.

 

Потери котловой воды от утечек и внутрикотельных расходов, G_{кот у} , кг/с, определяется по формуле:

 

G_{кот  yт}= 0,03 · D_{кот  p},                                                                (3.19)

 

Подставляя это значение в формулу (3.19), получим:

 

G_{кот yт}= 0,03 · 35,85 = 1,08    кг/с.

 

Подставляя эти значения в формулу (3.15), получим:

 

П_∑  = 6,16 + 0,83 + 0,14 + 0,95 + 1,78 = 9,86 кг/с.

 

Расход воды на собственные нужды ХВО, G_{хво сн}, кг/с, определяется по формуле:

 

G_{хво сн} = 0,2 · П_∑                                                                                               (3,20)

 

Подставляя это значение в формулу (3.20), получим:

 

G_{хво сн} = 0,2 · 9,86 = 1,97  кг/с.

 

Подставляя эти значения в формулу (3.14), получим:

 

G_{сыр в}= 9,86 + 1,97 = 11,83  кг/с.

 

Из уравнения теплового  баланса выделим энтальпию сырой  воды на выходе из ПСВ1, h_2псв1:

 

h_2псв1= (G_кпр·(h_кпр – h_2псв1) · η_то)/G_{сыр в}+ h_1псв1,                      (3.21)

 

Принимая значения G_кпр = 0,83 кг/с; η_то = 0,98; h_кпр = 439,36 кДж/кг. 
(Р = 1,2·10⁵ Па)[3]; h_2псв1= 188,35 (t=45 °C)[3]; G_{сыр в} = 5.88 кг/с; h_1псв1= 41,99 
(t = 10°C)[3]. 

Подставляя эти значения в формулу (3.21), получим:

 

h_2псв1= ( 0,83· (439,36 - 188,35)∙0,98)/11,83 + 11,83 = 29,09 кДж/кг.

 

Уравнения теплового  баланса ПСВ2:

 

D_псв2·( h_псв2 – h_кпсв2) · η_то= G_{сыр в}·(h_2псв2 – h_2псв1),                  (3.22)

 

где D_псв2- расход греющего пара на ПСВ2;

       h_псв2; h_кпсв2- энтальпия пара и конденсата ПСВ2 ;

                                h_2псв2; h_2псв1- энталыши сырой воды на входе и на входе и на выходе из ПСВ2.

Из уравнения  теплового баланса выведем расход греющего пара на ПCB2, D_псв2, кг/т.:

 

D_псв2= (G_{сыр в} ·( h_2псв2 – h_2псв1)/(( h_псв2 – h_кпсв2)· η_то,               (3.23)

 

Принимая  значения G_{сыр в} = 11,83 кг/с ; h_2псв2= 125,66 кДж/кг(t_{х в}= 30°C) [3]; h_2псв1=29,09 кДж/кг; h_псв2= 2683,8 кДж/кг (Р = 1,2·10⁵ Па) [3]; h_кпсв2= 439,36 кДж/кг (Р=1.210⁵) [3]; η_то = 0,98.