4. Температура воды в подающей линии тепловой сети, для режима наиболее холодного месяца, оС (можно также определить по графику регулирования):
5. Температура воды в обратной линии тепловой сети, для режима наиболее холодного месяца, оС (можно также определить по графику регулирования):
6. Расход пара на подогреватель сетевой воды, т/ч:
– энтальпия конденсата с пролётным паром, Гкал/т;
η – КПД подогревателя сетевой воды.
7. Расход подпиточной воды на восполнение утечек в системе теплоснабжения, т/ч:
Кут – потери воды в закрытой системе теплоснабжения, %.
8. Возврат конденсата от технологического потребителя, т/ч:
β – возврат конденсата производственным потребителем, %.
9. Расход сырой воды на бак горячей воды, т/ч:
Gгв. – расход воды на горячие водоснабжение, т/ч.
10. Средняя температура воды в баке горячей воды, оС:
tк – температура конденсата от производственного потребителя, оС;
tcв.– температура сырой водопроводной воды, оС;
11. Расход пара на подогреватель горячей воды, т/ч:
t3 – температура горячей воды, оС
η – КПД подогревателя ГВС.
12. Расход пара внешними потребителями, т/ч:
13. Расход пара на собственные нужды котельной, т/ч:
Кс.н. – расход пара на собственные нужды котельной, %.
14. Суммарная паропроизводительность котельной, т/ч,:
15. Потери пара у потребителя, т/ч:
Кпот. – потери пара в котельной и у потребителя, %.
16. Расход воды на периодическую продувку, т/ч:
ρпр. – продувка периодическая, %.
17. Расход химически очищенной воды на деаэратор, т/ч:
18. Расход сырой воды на ХВО, т/ч:
Кхво – коэффициент расхода сырой воды на собственные нужды ХВО.
19. Расход сырой воды, т/ч:
20. Средняя температура потоков воды, вошедших в деаэратор, оС:
iхов – энтальпия химически очищенной воды, Гкал/т;
21. Расход греющего пара на деаэратор, т/ч:
22. Действительная паропроизводительность котельной, т/ч:
23. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:
Если невязка получится меньше 3 %, то расчёт тепловой схемы считается законченным. При большей невязке расчёт следует повторить, изменив расход пара на собственные нужды.
Расчёт тепловой схемы сведён в таблицу №1.
Таблица №1: “Расчёт тепловой схемы”.
|
Физическая величина
|
Обозна-чение
|
Значение величины при характерных режимах работы котельной.
|
Максимально – зимнего
|
Наиболее холодного месяца
|
летнего
|
1. Расход пара на производство, т/ч:
|
Dт
|
7,23
|
7,23
|
7,23
|
2. Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:
|
Ко.в.
|
1
|
0,875
|
–––
|
3. Расход воды на подогреватель сетевой воды т/ч:
|
G
|
212
|
212
|
–––
|
4. Температура воды в подающей линии тепловой сети, оС:
|
t1
|
95
|
85,4
|
–––
|
5. Температура воды в обратной линии тепловой сети, оС:
|
t2
|
70
|
63,5
|
–––
|
6. Расход пара на подогреватель сетевой воды, т/ч:
|
Dп.с.в.
|
10,7
|
9,4
|
–––
|
7. Расход подпиточной воды на восполнение утечек в системе теплоснабжения, т/ч:
|
Gут.
|
4,24
|
4,24
|
–––
|
8. Возврат конденсата от технологического потребителя, т/ч:
|
|
2,2
|
2,2
|
2,2
|
9. Расход сырой воды на бак горячей воды, т/ч:
|
|
13,57
|
13,57
|
9,3
|
10. Средняя температура воды в баке горячей воды, оС:
|
t4
|
15,3
|
15,3
|
27,4
|
11. Расход пара на подогреватель горячей воды, т/ч:
|
Dп.г.в.
|
1
|
1
|
0,76
|
12. Расход пара внешними потребителями, т/ч:
|
Dвн
|
18,93
|
17,66
|
8
|
13. Расход пара на собственные нужды котельной, т/ч:
|
Dс.н.
|
0,947
|
0,883
|
0,4
|
14. Суммарная паропроизводительность котельной, т/ч,:
|
|
19,9
|
18,543
|
8,4
|
15. Потери пара у потребителя, т/ч:
|
Dпот.
|
0,4
|
0,371
|
0,17
|
16. Расход воды на периодическую продувку, т/ч:
|
Gпер.пр.
|
0,4
|
0,371
|
0,17
|
17. Расход химически очищенной воды на деаэратор, т/ч:
|
Gхов
|
8,03
|
7,97
|
7,57
|
18. Расход сырой воды на ХВО, т/ч:
|
|
10,04
|
9,9
|
9,5
|
19. Расход сырой воды, т/ч:
|
Gс.в.
|
23,61
|
23,44
|
18,8
|
20. Средняя температура потоков воды, вошедших в деаэратор, оС:
|
tд
|
95
|
90,6
|
27,9
|
21. Расход греющего пара на деаэратор, т/ч:
|
Dд
|
0,33
|
0,57
|
1,16
|
22. Действительная паропроизводительность котельной, т/ч:
|
Dк
|
19,65
|
17,37
|
9,34
|
23. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:
|
ΔD
|
1,3
|
0,3
|
10,2
|
24. Уточнённый расход пара на деаэратор, т/ч:
|
|
–––
|
–––
|
1,17
|
25. Уточнённая паропроизводительность котельной
|
|
–––
|
–––
|
9,36
|
3. График центрального качественного регулирования отпуска теплоты для системы отопления и вентиляции.
Центральное качественное регулирование заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя на входе в прибор, при сохранении постоянным количество теплоносителя подаваемого в регулирующую установку.
Температура воды в тепловой сети является функцией относительной нагрузки, которую находят по формуле:
Относительная нагрузка может принимать значение от 0 до 1. Значение текущих температур в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от относительной нагрузки определяется по формулам:
и – расчётные температуры воды в подающем и обратном трубопроводе.
Расчёт графика центрального качественного регулирования сведён в таблицу №2.
Таблица №2
|
tн, оС
|
|
, оС
|
, оС
|
+ 8
|
0,162
|
32,2
|
28,1
|
+ 5
|
0,203
|
35,2
|
30,1
|
0
|
0,27
|
40,3
|
33,5
|
- 5
|
0,338
|
45,3
|
36,9
|
- 10
|
0,405
|
50,4
|
40,3
|
- 15
|
0,473
|
55,5
|
43,6
|
- 20
|
0,541
|
60,5
|
47
|
- 25
|
0,608
|
65,6
|
50,4
|
- 30
|
0,676
|
70,7
|
53,8
|
- 35
|
0,743
|
75,7
|
57,2
|
- 40
|
0,811
|
80,8
|
60,5
|
- 45
|
0,878
|
85,9
|
63,9
|
- 50
|
0,946
|
91
|
67,3
|
- 54
|
1
|
95
|
70
|
4. График годового расхода теплоты.
Для определения годового расхода тепла, планирования в течении года загрузки оборудования котельной и составления графика ремонта используют график годового расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.
Температура наружного воздуха в течение суток может колебаться, частично эти колебания компенсируются аккумулирующей способностью здания. Поэтому принято строить график в зависимости от продолжительности стояния данной температуры наружного воздуха.
Продолжительность стояния данной температуры наружного воздуха находят из климатологических справочников и СНиП.
Нагрузка производственного потребителя в течение года постоянна.
Нагрузка на ГВС в течение отопительного периода постоянна. В летний период нагрузка на ГВС меньше чем в отопительный период.
Повторяемость температур наружного воздуха:
– 49,9 ÷ – 45 оС – 587 ч,
– 44,9 ÷ – 40 оС – 507 ч,
– 39,9 ÷ – 35 оС – 523 ч,
– 34,9 ÷ – 30 оС – 573 ч,
– 29,9 ÷ – 25 оС – 462 ч,
– 24,9 ÷ – 20 оС – 423 ч,
– 19,9 ÷ – 15 оС – 410 ч,
– 14,9 ÷ – 10 оС – 394 ч,
– 9,9 ÷ – 5 оС – 454 ч,
– 4,9 ÷ – 0 оС – 523 ч,
0,1 ÷ – + 5 оС – 512 ч,
5,1 ÷ – + 8 оС – 728 ч,
Нагрузки для расчёта графика:
Гкал/ч,
Гкал/ч,
Гкал/ч,
Гкал/ч,
Основные расчётные зависимости:
1. Минимальная тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха +8 оС:
Гкал/ч;
2. Минимальная тепловая нагрузка необходимая внешним потребителям при tн = +8 оС:
Гкал/ч;
3. Максимальная тепловая нагрузка необходимая внешним потребителям при tн = +54 оС:
Гкал/ч;
5. График годового расхода пара.
График годового расхода пара рассчитывается и строится аналогично графику годового расхода тепла, только в формулах вместо соответствующей тепловой нагрузки (Q) подставляется соответствующий расход пара (D).
Нагрузки для расчёта графика:
т/ч,
т/ч,
т/ч,
т/ч,
Основные расчётные зависимости:
1. Минимальная паровая нагрузка на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха +8 оС:
т/ч;
2. Минимальная паровая нагрузка необходимая внешним потребителям при tн = +8 оС:
т/ч;
3. Максимальная паровая нагрузка необходимая внешним потребителям при tн = +54 оС:
т/ч;
6. Расчёт расхода топлива.
Часовой расход топлива, определяется по формуле, м3/ч:
Dрасч. – максимальный часовой расход пара вырабатываемый котлом, кг/ч,
Dрасч = 19650 кг/ч.
Gпр. – максимальный часовой расход продувочной воды, кг/ч,
Gпр = Dрасч ·0,01·ρпр. = 19650·0,01·2 = 393 кг/ч
ρпр – процент на периодическую продувку, %,
Δi – разность энтальпий между питательной водой и вырабатываемым паром, ккал/кг:
ккал/кг.
iп – энтальпия насыщенного пара, ккал/кг,
iп.в. – энтальпия питательной воды, ккал/кг,
iпр. – энтальпия котловой воды, ккал/кг,
– низшая теплота сгорания топлива, ккал/м3,
ηк – КПД котла,
м3/ч.
Годовой расход топлива, определяется по формуле, м3/год:
– расчётный годовой расход пара, кг/год:
– годовой расход пара на подогреватель сетевой воды, кг/год:
Dп.с.в.– максимальный расход пара на подогреватель сетевой воды, кг/ч,
tвн – средняя внутренняя температура отапливаемых помещений, оС,
tн – расчетная температура наружного воздуха, оС,
tср.от – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, оС,
nо – продолжительность отопительного периода,
кг/год.
– годовой расход пара на подогреватель горячей воды, кг/год:
– расход пара на подогреватель горячей воды в максимально-зимний период, кг/ч,
– расход пара на подогреватель горячей воды в летний период, кг/ч,
nг.в. – число дней в году работы системы горячего водоснабжения (350),
кг/год.
– годовой расход пара на производство, кг/год:
кг/год.
кг/год – годовой расход пара на деаэратор,
– годовые потери пара, кг/год:
– потери пара у потребителя, %.
кг/год.
кг/год.
кг/год.
м3/год.
7. Выбор оборудования котельной.
7.1. Котлы.
В соответствии со СНиП “Котельные установки” расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей требующихся потребителям на технологические процессы, отопление, вентиляцию и горячие водоснабжение при максимально-зимнем режиме.
При определении мощности котельной должны также учитываться мощности расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях.
Потребители тепла по надёжности теплоснабжения относятся:
1. К первой категории – потребители, нарушение теплоснабжение, которых связано с опасностью для жизни людей и со значительным ущербом народному хозяйству.
2. Ко второй категории – остальные потребители.
Перечень потребителей первой категории утверждает Министерство и Ведомство.
Котельные по надёжности отпуска тепла потребителям относятся:
1. К первой категории – котельные являющиеся единственным источником тепла системы теплоснабжения и обеспечивающие потребителей Ι категории не имеющих индивидуальных резервных источников тепла.
2. Ко второй категории – остальные котельные.
Все котельные сооружаемые в северной строительной климатической зоне относятся к Ι категории независимо от категории потребителей тепла.
Количество и единичную производительность котлоагрегата устанавливаемых в котельной следует выбирать по расчётной производительности котельной, проверяя режим работы котлоагрегатов для тёплого периода года, при этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла котельной Ι категории оставшиеся должны обеспечивать отпуск тепла потребителям Ι категории:
1. на технологическое теплоснабжение и системы вентиляции в количестве определяемом минимальной допустимой нагрузкой.
2. на отопление и ГВС в количестве определяемом режимом наиболее холодном месяце.
В котельной ГУП ФАПК установлены следующие типы котлов:
1. ДКВР 10-13 – 2 шт.
2. ДЕ 10-14ГМ – 1 шт.
Техническая характеристика котлов:
1. Номинальная производительность: 10 т/ч,
2. Температура пара: насыщенный,
3. Температура питательной воды: 100 оС,
4. Площадь поверхности нагрева:
– радиационная: 47,9 м2, (39,02 м2),
– конвективная: 229,1 м2, (110 м2),
– общая котла: 277 м2, (149,02 м2),
5. Объём: – паровой: 2,63 м3,
– водяной: 9,11 м3,
6. Запас воды в котле при видимых колебаниях уровня в водоуказательном стекле 80 мм.: – 1,07 м3,
– 5,8 мин,
7. Видимое напряжение парового объёма: 545 м3/(м3·ч),
8. Живое сечение для прохода газов: – в котельном пучке: 1,28 м3,
9. Температура газов за котлом: – газ: 295 оС, (273 оС),
– мазут: 320 оС, (310 оС),
10. Расчётное КПД: – газ: 91,8 %, (92,1 %),
– мазут: 89,5 %, (90,99 %),
11. Расчётное газовое сопротивление: – газе и мазуте при номинальной нагрузке: 300 Па, (1,96 кПа),
– газе и мазуте при повышенной на 30 % нагрузке: 500 Па,
12. Длина цилиндрической части барабана: – верхнего: 6325 мм,
– нижнего: 3000 мм,
13. Расстояние между осями барабанов: 2750 мм,
14. Диаметр и толщина стенки передних опускных труб: 159х4,5 мм,
15. Количество труб экранов: – боковых: 29х2 = 58 шт,
– фронтового: 20 шт,
– заднего: 20 шт,
16. Количество кипятильных труб: – по оси барабана 27 + 1 шт,
– по ширине котла 22 шт,
17. Общее количество кипятильных труб: 594 шт.
18. Габаритные размеры:
– длина котла в тяжёлой обмуровке: 6860 мм, (6530 мм),
– ширина котла в тяжёлой обмуровке: 3830 мм, (4300 мм),
– высота котла от пола до оси верхнего барабана: 5715 мм,
– высота котла от пола до патрубков на верхнем барабане 6315 мм, (5050 мм),
19. Масса котла в объёме заводской поставки: 15,9 ÷ 18,8 т, (13,62 т).
Примечание: в скобках технические характеристики котла марки ДЕ 4-14.
При летнем режиме теплоснабжения потребителей будет обеспечено одним котлом, который будет загружен на 96 % (9,56 т/ч). При режиме наиболее холодного месяца в работе находятся два котла, вырабатывая 18,48 т. пара в час, при этом один котёл находится в резерве и в случаи выхода из строя одного из работающих котлов его можно использовать для пароснабжения потребителей.
7.2. Насосы.
Питательные насосы. Питание котлов водой должно быть надёжным. При снижении уровня воды ниже допустимых пределов кипятильные трубы могут оголиться и перегреться, что в свою очередь может привести к взрыву котла. Котлы с давлением выше 0,07 МПа с паропроизводительностью 2 т/ч и выше должны иметь автоматические регуляторы питания.
Для питания котлов устанавливают не менее двух насосов, из которых один должен быть с электроприводом, а другой – с паровым приводом. Производительность одного насоса с электроприводом должна составлять не менее 110 % номинальной производительности всех рабочих котлов. При установке нескольких насосов с электроприводами их общая производительность должна составлять также не менее 110 %.
Производительность насосов с паровым приводом должна быть не менее 50 % номинальной производительности котлов. Можно устанавливать все питательные насосы только с паровым приводом, а при двух или нескольких источниках питания электроэнергией – только с электрическим приводом. Насосы с паровым приводом потребляют от 3 до 5 % вырабатываемого пара, поэтому их используют как резервные.
Выхлопной пар поршневого прямодействующего насоса удаляется в атмосферу. Если этим паром подогревают воду в особом теплообменнике, то конденсат выбрасывают. В котёл его возвращать нельзя, так как он загрязнён маслом, а плёнка масла на трубках ухудшает теплопередачу. В крупных установках используют паротурбонасосы, конденсат их выходного пара маслом не загрязнён, поэтому его можно направлять в котёл. Инжекторы для питания котлов в отопительно-производственных котельных непригодны, так как они плохо засасывают горячую воду.
Производительность насосов определяется по формуле, т/ч:
z – число котлов, шт,
k – коэффициент запаса (1,1 для насосов с электроприводом и 0,5 с паровым приводом).
Dмакс – максимальный расход питательной воды, т/ч,
Dк – расход пара при номинальной нагрузке, т/ч,
Gп.р. – количество продувочной воды при номинальной нагрузке, т/ч,
т/ч,
т/ч.
Напор насоса, м. вод. ст.:
Рк – избыточное давление в котле, кгс/см2,
Рд – избыточное давление в деаэраторе, кгс/см2,
Нэ –сопротивление экономайзера по воде, м. вод. ст.,
Нг – геометрическая разность уровней воды в барабане котла и деаэратора, м.
м. вод. ст.
В данной котельной установлены 3 подпиточных насоса марки ЦНСГ-38, два из которых являются резервными. Данный насос установлен на нулевой отметке котельной (2 этаж), который подаёт питательную воду с температурой около 104 оС из деаэратора установленного на отметке 6.000 м (третий этаж).
Техническая характеристика насоса ЦНСГ-38:
1. Производительность: 38 м3/ч,
2. Напор: 198 м. вод. ст.,
3. Электродвигатель: – мощность: 37 кВт,
– частота: 3000 об/мин,
4. Температура рабочей среды: 105 оС,
5. Габаритные размеры: 1407х430х420 мм,
6. Масса: 321 кг.
Конденсатный насос. Производительность конденсатного насоса равна часовому расходу конденсата от технологического потребителя. К этому расходу следует прибавить расход конденсата от сетевого подогревателя отопления, так как в случаи повышения жёсткости конденсат сбрасывают в конденсатный бак на нужды ГВС. Повышение жёсткости может быть вызвано разрывом нескольких латунных трубок в самом подогревателе и вследствие чего попадания сетевой воды с довольно большой жёсткостью (0,7 ÷ 1,5 мг-экв/кг) в конденсат. Такой конденсат нельзя направлять в деаэратор, где требуется жёсткость равная 0,02 мг-экв/кг.
т/ч.
Напор конденсатного насоса определяется геодезической заразностью конденсатного насоса и бака горячей воды, а также сопротивлением сети (всасывающих и нагнетательных линий). В случае ели конденсат направлялся бы в деаэратор, то нужно учесть избыточное давление в деаэраторе:
м. вод. ст.
В котельной установлен один конденсатный насос марки К50-32-125. Данный насос установлен на отметке –4,600 м (первый этаж) и подаёт конденсат в бак горячей воды установленный на отметке 6 м (третий этаж).
Техническая характеристика насоса К50-32-125:
1. Производительность: 12,5 м3/ч,
2. Напор: 20 м. вод. ст.,
3. Электродвигатель: – мощность: 2,2 кВт,
– частота: 2900 об/мин,
4. Габаритные размеры: 792х300х315 мм,
5. Масса: 80 кг.
Сетевой насос системы отопления и вентиляции. Этот насос служит для циркуляции воды в тепловой сети. Его выбирают по расходу сетевой воды из расчёта тепловой схемы. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловой сети, где температура сетевой воды не превышает 70 оС.
Gс.н. = 212 т/ч
Согласно правилам Госгортехнадзора РФ, в котельной должно быть установлено не менее 2-х сетевых насосов.
Напор развиваемый сетевым насосом выбирается в зависимости от требуемого напора у потребителя и сопротивлением сети.
В котельной установлено два сетевых насоса марки 6НДВ-60, один из которых резервный.
Техническая характеристика насоса 6НДВ-60:
1. Производительность: 250 м3/ч,
2. Напор: 54 м. вод. ст.,
3. Электродвигатель: – мощность: 41 кВт,
– частота: 1450 об/мин,
4. Габаритные размеры: 1400х525х450мм,
Подпиточный насос. Предназначены для восполнения утечки воды из системы теплоснабжения, количество воды необходимое для покрытия утечек определяется в расчёте тепловой схемы. Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки:
т/ч
Необходимый напор подпиточных насосов определяется давлением воды в обратной магистрали и сопротивлением трубопроводов и арматуры на линии подпитки, число подпиточных насосов должно быть не менее 2-х, один из которых резервный.
В котельной установлено три подпиточных насоса марки К50-32-125, два из которых резервные. Насосы установлены на нулевой отметке и подают подпиточную воду из бака горячей воды в обратную линию тепловой сети.
Техническая характеристика насоса К50-32-125:
1. Производительность: 12,5 м3/ч,
2. Напор: 20 м. вод. ст.,
3. Электродвигатель: – мощность: 2,2 кВт,
– частота: 2900 об/мин,
4. Габаритные размеры: 792х300х315 мм,
5. Масса: 80 кг.
Циркуляционный насос ГВС. Служит для подачи требуемого расхода и обеспечения требуемого напора горячей воды у потребителя. Его выбирают по расходу горячей воды и необходимому напору:
Gг.в.= 11,5 т/ч
В котельной установлено два насоса ГВС марки К50-32-125, один из которых резервный. Насос установлен на отметке 6,000 м (3 этаж) и подаёт сырую воду из бака горячей воды в пароводяные теплообменники.
1. Производительность: 12,5 м3/ч,
2. Напор: 20 м. вод. ст.,
3. Электродвигатель: – мощность: 2,2 кВт,
– частота: 2900 об/мин,
4. Габаритные размеры: 792х300х315 мм,
5. Масса: 80 кг.
Насос сырой воды. Служит для обеспечения требуемого напора сырой воды перед ХВО и подачи хим. очищенной воды в деаэратор, а также подачи сырой воды в бак горячей воды. Производительность насоса определяют из расчёта тепловой схемы: Gc.в.= 23,61 т/ч
Нс.в.= 50 м. вод. ст.
В котельной установлен один насос сырой воды марки К80-50-200. Данный насос расположен на отметке 0,000 (1 этаж) и установлен на линии сырой воды.
Техническая характеристика насоса К80-50-200:
1. Производительность: 50 м3/ч,
2. Напор: 50 м. вод. ст.,
3. Электродвигатель: – мощность: 15 кВт,
– частота: 2900 об/мин,
4. Габаритные размеры: 1127х458х485 мм,
5. Масса: 250 кг.
|
