Расчет тепловой схемы котельной

Содержание

Введение………………………………………………………….……........	3
1 Расчет тепловой схемы котельной............................................................	4
2 Составление теплового баланса котельной..............................................	24
3 Определение количества котлоагрегатов, устанавливаемых в котельной........................................................................................................	30
4 Расчет теоретических и действительных объемов продуктов сгорания..........................................................................................................	31
5 Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха.........................	34
6 Тепловой баланс котельного агрегата......................................................	36
7 Определение годового расхода топлива в одном котельном агрегате..	39
8 Тепловой и конструкционный расчет экономайзера...............................	40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Тепловая  схема во многом определяет экономичность  работы котельной. Подробный расчёт тепловой схемы с составлением его  теплового баланса позволяет  определить экономические показатели котельной, расхода пара и воды, по которым производится выбор основного  и вспомогательного оборудования.

Составление теплового баланса котлоагрегата позволяет оценить его экономичность для вариантов с использованием водяного экономайзера и без него.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчет тепловой схемы котельной

1.1 Исходные данные

 

№/№	Наименование	Ед.  изм.	Исходные данные
1	Пар для технологических нужд производства: - давление пара на выходе  из котлоагрегата,; - сухость пара на выходе  из котлоагрегата,; - расход пара на технологические  нужды,	МПа   -   кг/с	1,36   0,97   13,31
2	Температура сырой воды, воды,	ºС	7
3	Давление пара после РОУ,	МПа	0,114
4	Сухость пара на выходе из расширителя  непрерывной продувки,	-	0,97
5	Потери пара в котельной в процентах  от ,	%	2
6	Расход котловой воды на непрерывную  продувку в процентах от ,	%	1,5
7	Расход тепла на подогрев сетевой  воды,	кДж/с	12,12×103
8	Температура горячей воды на выходе из сетевых подогревателей,	ºC	95
9	Температура воды в обратной линии  теплосети,	ºС	46
10	Температура воды перед и после  ХВО,	ºС	25
11	Температура конденсата на выходе из бойлера,	ºС	81
12	Возврат конденсата от потребителя,	ºС	40 53
13	Потери воды в тепловой сети,	%	1,5
14	Температура воды, сбрасываемой из барботера,	ºС	45
15	Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды,	ºС	70

 

 

1.2 Определение параметров воды  и пара.

 

При давлении МПа в состоянии насыщения имеем (Приложение А, таблица 1):

 ºС,

 кДж/кг,

 кДж/кг,

 кДж/кг.

При давлении МПа имеем (Приложение А, таблица 1):

 ºС,

 кДж/кг,

 кДж/кг,

 кДж/кг.

 

где    - давление пара на выходе из котлоагрегата, MПa;

- температура  пара на выходе из котлоагрегата, °С;

- энтальпия сухого  насыщенного пара на выходе  из котлоагрегата, кДж/кг;

- энтальпия кипящей воды в котлоагрегате, кДж/кг;

- теплота парообразования  при давлении , кДж/кг;

- давление пара после РОУ, МПа;

- температура пара после РОУ, °С;

- энтальпия влажного  пара после РОУ при давлении  ,кДж/кг;

- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении), кДж/кг;

- теплота парообразования  при давлении , кДж/кг;

 

Энтальпия воды при температуре ниже 100 ºС может  быть с достаточной точностью  определена без использования таблиц по формуле:

 

,

где кДж/кг∙°С.

 

В дальнейшем определение энтальпии воды (конденсата) особо оговариваться не будет.

 

1.3 Расчет подогревателей сетевой  воды.

 

Определим расход воды через сетевой подогреватель (бойлер) из уравнения теплового баланса (Рисунок 2):

 

 

 

 ,

 

 кг/с.

 

 

Рисунок 2 - Схема водоподогревательной установки

 

Потери воды в тепловой сети заданы в процентах  от :

 

,

 

 кг/с.

 

где - энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении), кДж/кг;

 

Подпиточный насос подает в тепловую сеть воду из деаэратора с энтальпией (принимаем равной энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки,), кДж/кг в количестве , кг/с. Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в бойлерах уменьшится на величину:

 

,

 

где соответствует температуре кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (433,048/4,19 = 103,316), °С; соответствует температуре воды в обратной линии теплосети,   °С, кДж/кг;

 

 кДж/кг.

 

 

Расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения:

 

,

 

Откуда:

,

 

По заданию  известно °С, а кДж/кг.

 

 кг/с.

 

где    - расход тепла на подогрев сетевой воды, кДж/с;

- расход воды через  сетевой подогреватель (бойлер), кг/с;

- температура горячей  воды на выходе из сетевого  подогревателя (бойлера), °С;

- температура воды в  обратной линии теплосети, °С;

- потери воды в теплосети,  кг/с;

- потери воды в теплосети  в процентах от;

- энтальпия воды из  деаэратора (принимаем равной энтальпия  кипящей воды в расширителе  непрерывной продувки,), кДж/кг;

- энтальпия воды в  обратной линии теплосети, кДж/кг;

- расход пара в подогревателе  сетевой воды (бойлере), кг/с;

- энтальпия конденсата  после подогревателя сетевой воды (бойлера), кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий  потери тепла аппаратом и трубопроводами  в окружающею среду ().

 

1.4 Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды.

 

Расход тепла  на технологические нужды составит:

 

,

 

где - средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей:

 

,

 

 кДж/кг.

 

В случае отсутствия возврата конденсата от технологических  потребителей .

 

При движении пара из котлоагрегата к потребителям и к РОУ происходит потеря энергии сухого насыщенного пара, поэтому для расчета его энергетической эффективности необходимо произвести у каждого из потребителей (технологические нужды, РОУ) следующим образом:

 

,

 

В дальнейших расчетах значение энтальпии пара после  котлоагрегата необходимо принимать как энтальпию влажного пара - .

 

 кДж/кг,

 

 кДж/с.

Суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические  нужды составит:

 

,

 

 кДж/с.

 

Расход пара на подогрев сетевой воды и на технологические  нужды составит:

 

,

 

 кг/с.

 

При отсутствии сетевых подогревателей .

 

где    - энтальпия влажного пара после выхода из котлоагрегата, кДж/кг;

- расход тепла на  технологические нужды, кДж/с;

- расход пара на технологические нужды, кг/с;

- средневзвешенная энтальпия  конденсата от технологических  потребителей, кДж/кг;

, - энтальпия конденсата от первого, второго технологических потребителей, кДж/кг;

, - возврат конденсата от потребителей в процентах от ;

- энтальпия сырой воды, кДж/кг;

- суммарный расход на подогрев  сетевой воды и на технологические  нужды, кДж/с;

- энтальпия кипящей  воды в расширителе непрерывной  продувки (при давлении), кДж/кг;

- расход пара на подогрев  сетевой воды и на технологические  нужды, кг/с.

 

1.5 Ориентировочное определение общего расхода свежего пара.

 

Расход пара на деаэрацию воды () и расход пара на подогрев сырой воды перед химводоочисткой ( ) приблизительно составляет 3 - 11% от .

В данном примере  расход пара на вышеуказанные нужды принимаем 5% от :

 

,

 

 кг/с.

 

Общий расход свежего пара:

 

,

 

 кг/с.

 

где - расход пара на деаэрацию и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой, кг/с;

- общий расход свежего  пара, кг/с;

 

1.6 Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ), редукционной установки (РУ).

 

 

Рисунок 3 - Схема  РОУ

 

Расход редукционного  пара с параметрами , , и расхода увлажняющей воды определяем из уравнения теплового баланса РОУ (Рисунок 3):

 

.

 

Из уравнения  материального баланса РОУ:

 

.

 

Решая совместно  уравнения , получим:

 

,

 

Определим расход свежего пара, поступающего в РОУ:

 

,

 

 кг/с.

 

Составляем  схему РОУ:

 

Рисунок 4 - Узел РОУ

 

Питательный насос подает увлажняющую воду в РОУ из деаэратора с энтальпией (ранее принятой равной энтальпии кипящей воды в расширителе непрерывной продувки,). Таким образом, расход увлажняющей воды,, определим по формуле:

 

 кг/с,

 

 

 

Количество  редуцированного пара:

 

 кг/с.

 

где    - расход острого пара, поступающего в РОУ, кг/с с параметрами , ;

- энтальпия влажного  пара после выхода из котлоагрегата,  кДж/кг;

- расход увлажняющей  воды, поступающей в РОУ, кг/с;

- энтальпия увлажняющей  (охлаждающей) воды, поступающей  в РОУ, кДж/кг;

- количество редуцированного  пара, кг/с;

- энтальпия влажного  пара после РОУ при давлении  ,кДж/кг;

 

1.7 Расчет сепаратора непрерывной продувки.

 

 

Рисунок 5 - Схема непрерывной продувки

 

Расход продувочной  воды из котлоагрегата определяется по заданному его значению в процентах от :

 

,

 

 кг/с.

 

Количество  пара, выделяющегося из продувочной  воды, определяется из уравнения теплового  баланса (Рисунок 5):

 

,

 

и массового  баланса сепаратора:

 

.

 

Рисунок 6 - Узел сепаратора непрерывной продувки

 

Энтальпию влажного пара в расширителе при  определим по формуле:

,

 

 кДж/кг.

 

Имеем:

 

,

 

 кг/с.

 

 

Количество  сливаемой воды в барботёр:

 

,

 

 кг/с.

 

где     - энтальпия влажного пара в расширителе, кДж/кг;

- степень сухости пара на выходе из расширителя непрерывной продувки;

- теплота парообразования  при давлении  кДж/кг;

- количество пара, выделяющегося в расширителе из продувочной воды, кг/с;

- расход котловой воды на непрерывную продувку, кг/с;

- энтальпия продувочной воды (равна энтальпии кипящей воды в барабане,  ,при давлении ), кДж/кг;

- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении), кДж/кг;

- расход воды из расширителя непрерывной продувки, кг/с;

 

1.8 Расчет расхода химически очищенной воды.

 

Общее количество воды, добавляемое из химводоочистки, состоит из следующих потерь:

 

1. Потери конденсата от технологических потребителей:

 

.

 

 кг/с

 

В случае отсутствия конденсата от технологических потребителей .

 

2. Потери продувочной воды кг/с.
3. Потери пара внутри котельной заданы в процентах от :

 

,

 

 кг/с.

 

4. Потери воды в теплосети  кг/с.
5. Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчете деаэратора. Предварительно примем кг/с.

 

Общее количество химически очищенной воды равно:

 

,

 

 кг/с.

 

Для определения  расхода сырой воды на химводоочистку, необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента . В данном курсовом проекте следует принимать .