Тепловая схема котельной с паровыми котлами

Отпуск пара технологическим потребителям часто производится от котельных, называемых производственными. Эти котельные обычно вырабатывают насыщенный или слабо перегретый пар с давлением до 1,4 или 2,4 МПа. Пар используется технологическими потребителями и в небольшом количестве – на приготовление горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения. Приготовление горячей воды производится в сетевых подогревателях, устанавливаемых в котельной.

Принципиальная тепловая схема производственной котельной с отпуском небольшого количества теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в закрытую систему теплоснабжения показана на рисунке 4.2.

Насос сырой воды подает воду в охладитель продувочной воды, где она нагревается за счет теплоты продувочной воды. Затем сырая вода подогревается до 20 – 30 о С в пароводяном подогревателе сырой воды и направляется в химводоочистку.

Рисунок 4.2 – Тепловая схема производственной котельной с паровыми котлами:

1 – паровой котел; 2 – расширитель непрерывной продувки; 3 – насос сырой воды; 4 – барботер; 5 – охладитель непрерывной продувки; 6 – подогреватель сетевой воды; 7 – химводоочистка; 8 – питательный насос; 9 – подпиточный насос; 10 – охладитель подпиточной воды; 11 – сетевой насос; 12 – охладитель конденсата; 13 – сетевой подогреватель; 14 – подогреватель химически очищенной воды; 15 – охладитель пара; 16 – атмосферный деаэратор; 17 – редукционно-охладительная установка.

Химически очищенная вода направляется в охладитель деаэрированной воды и подогревается до определенной температуры. Дальнейший подогрев химически очищенной воды осуществляется в подогревателе паром. Перед поступлением в деаэратор часть химически очищенной воды проходит через охладитель пара деаэратора.

Подогрев сетевой воды производится паром в последовательно включенных двух сетевых подогревателях. Конденсат от всех подогревателей направляется в деаэратор, в который также поступает конденсат, возвращаемый внешними потребителями пара.

Подогрев воды в атмосферном деаэраторе производится паром от котлов и паром из расширителя непрерывной продувки. Непрерывная продувка от котлов используется в расширителе, где котловая вода вследствие снижения давления частично испаряется.

В котельной с паровыми котлами независимо от тепловой схемы использование теплоты непрерывной продувки котлов является обязательным. Использованная в охладителе продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец.

Деаэрированная вода с температурой около 104 о С питательным насосом подается в паровые котлы. Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается из того же деаэратора, охлаждаясь в охладителе деаэрированной воды до 70 о С перед поступлением к подпиточному насосу.

Использование общего деаэратора для приготовления питательной и подпиточной воды возможно только для закрытых систем водоснабжения из-за малого расхода подпиточной воды в них.

В открытых системах теплоснабжения расход подпиточной воды значителен, поэтому в котельной следует устанавливать два деаэратора: один для приготовления питательной воды, другой – подпиточной воды. В котельных с паровыми котлами чаще всего устанавливают деаэраторы атмосферного типа.

Для технологических потребителей, использующих пар более низкого давления по сравнению с вырабатываемым котлоагрегатами, и для подогревателей собственных нужд в тепловых схемах котельных предусматривается редукционная установка (РУ) для снижения давления пара или редукционно-охладительная установка (РОУ) для снижения давления и температуры пара

Работы, представленные на сайте http://taketop.ru, предназначено исключительно для ознакомления. Все права в отношении работ и/или содержимого работ, представленных на сайте http://taketop.ru, принадлежат их законным правообладателям. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие или полученные в связи с использованием работ и/или содержимого работ, представленных на сайте http://taketop.ru

Сайт управляется SiNG cms © 2010-2015

Включение котла в обший паропровод

должно производиться после дренирования и прогрева соединительного паропровода. Давление пара за котлом при включении должно быть равно давлению в общем паропроводе.
Для паропровода характерны большая протяженность, сложная конфигурация и значительная разница в толщине отдельных деталей — труб, арматуры и соединительных фасонных деталей, например тройников. При прогреве паропровода, его деталей и арматуры для снижения возникающих тепловых напряжений существенное значение имеет исправность его тепловой изоляции, опор, креплений и возможность свободного расширения паропровода при его прогреве.
В начале прогрева пар, поступающий в паропровод, конденсируется. Во избежание гидравлических ударов конденсат должен удаляться через дренажные устройства. При гидравлических ударах процесс прогрева прекращается, и паропровод усиленно дренируется. При правильно выбранных точках дренирования, сечениях дренажных линий, уклонах паропровода гидравлические удары при прогреве не возникают.
По мере прогрева металла конденсация пара уменьшается.
Коэффициент отдачи тепла от конденсирующегося пара к стенкам паропровода значителен, поэтому внутренние слои металла нагреваются больше, чем наружные, и возникают разность температур по толщине стенок и дополнительные внутренние напряжения в металле. Прогрев фланцев, арматуры и соединительных частей, имеющих большую толщину стенки, отстает от прогрева паропроводных труб. При быстром нагреве в этих деталях, а также в местах их приварки к паропроводам могут возникнуть опасные дополнительные термические напряжения, которые ведут к образованию трещин, поэтому скорость прогрева паропроводов обычно определяется с учетом условий прогрева арматуры, фланцев и других фасонных деталей.
В процессе прогрева производятся наблюдения и контроль за расширениями паропровода по установленным реперам и проверяется состояние опор и подвесок. При защемлении паропровода или при значительном ослаблении подвесок следует приостановить прогрев и устранить неисправности.
Наиболее рационально начинать прогрев соединительного паропровода с момента розжига горелок. Для реализации этой технологии дренирование соединительного паропровода осуществляется перед задвижками, отключающими его от магистрального, при открытых перед началом растопки главных паровых задвижках котла. Такая схема прогрева соединительных паропроводов котлов высокого давления позволяет получить к моменту окончания растопки температуру пара и металла на конечном участке паропроводов, близкую к температуре перегретого пара за котлом.
Включение котла в общий паропровод с давлением в барабане котла, отличающимся от давления в общем, паропроводе, может привести к резкому изменению режима работы как включаемого, так и работающего оборудования. Если давление в барабане котла значительно выше, чем в магистрали, то паросъем с подключаемого котла резко увеличивается и возможен заброс воды в пароперегреватель за счет набухания уровня в барабане. Это может привести к быстрому понижению температуры пара перед ближайшими к подключаемому котлу работающими турбинами. Если же давление пара в барабане котла меньше, чем в магистрали, то за счет поступления перегретого пара из магистрали возможны существенное уменьшение расхода пара через перегреватель и резкое ухудшение его охлаждения, а также тепловой удар в стенке барабана.

Тепловая схема котла

В котле поверхности нагрева соединены между со­бой по внешней и внутренней средам, образуя сложную комплексную систему. Напомним, что в целях достиже­ния наивысшей экономичности и надежности температу­ра продуктов сгорания в ряде точек газового тракта, воды и пара водопарового тракта и воздуха в воздуш­ном тракте должна поддерживаться в определенных пределах. Так, температура продуктов сгорания на вы­ходе из топки определяется видом топлива и его харак­теристиками (см. § 7.1). Температура уходящих газов определяется в результате технико-экономических рас­четов (см. § 6.2). Температура газов в зоне размещения промежуточного пароперегревателя по условиям надеж­ности металла на беспаровом режиме не должна пре­вышать 850°С (см. § 18.2). Надежность наиболее тепло - напряженных выходных пакетов пароперегревателя при заданных выходных параметрах пара определяется до­пустимой температурой металла, из которого выполнена поверхность нагрева, что при прочих равных условиях требует расположения этой части пароперегревателя в определенной температурной зоне газового потока и выбора соответствующей схемы пароперегревателя (см. § 18.3). По условиям устойчивого протекания гидроди­намических процессов в интенсивно обогреваемых топоч­ных экранах прямоточных котлов нельзя допускать по­ступление в них двухфазной смеси. Поэтому конвектив­ный экономайзер должен выдавать не пароводяную смесь, а воду с определенным запасом до кипения (см. § 11.2). При СКД для обеспечения надежной работы поверхности нагрева в зоне большой теплоемкости рабо­чей среды возникают определенные специфические тре­бования по месту ее размещения в топочной камере. По условиям надежной работы переходная зона котлов ДКД, в которой концентрируется основная масса внут­ренних отложений, должна располагаться в области уме­ренного обогрева. Выбор температуры горячего воздуха, определяемый характеристиками топлива, требует приме­нения того или иного типа воздухоподогревателя (см. § 19.3).

В результате создается система граничных условий или опорных точек, в которую должны вписываться отдельные поверхности нагрева. Выбор опорных точек по существу означает распределение приращения энталь­пии рабочей среды между этими поверхностями нагрева и рациональное их размещение вдоль потока продуктов сгорания, т. е. выбор тепловой схемы котла.

Тепловой схемой котла называют размещение паке­тов поверхностей нагрева вдоль потока газов и их вза­имную коммуникацию. При выборе этой схемы жела­тельно соблюдать два условия: для сохранения высоких температурных напоров рабочее тело с более высокой температурой должно омываться продуктами сгорания также с более высокой температурой; необходимо при­менить противоток рабочего тела и продуктов сгорания. Однако выполнение этих требований не всегда возмож­но. Так, тепловые нагрузки радиационных поверхностей нагрева, расположенных в зоне работы горелок, могут достигать огромных значений, что понижает надежность работы металла. Поэтому в зоне интенсивного обогрева располагают поверхности с пониженной температурой рабочей среды, подогревательные и парообразующие по­верхности, а также «холодные» пакеты пароперегрева­теля; выходные пакеты располагают в зонах с умерен­ной температурой продуктов сгорания.

При значительных тепловосприятиях отдельных по­верхностей нагрева (чаще пароперегревателей) в инте­ресах обеспечения надежности (уменьшения тепловой разверки и лучшего перемешивания потока) их делят на несколько последовательно включенных участков с мень­шим тепловосприятием (см. рис. 18.10 и 18.11).

Ограниченные возможности тепловосприятия настен­ных топочных экранов в агрегатах большой мощности привели к необходимости применения двусветных экра­нов (см. § 7.1) и ширмовых пароперегревателей (см. § 18.1). Они снижают температуру продуктов сгорания на выходе из топки до необходимого уровня.

В очень мощных барабанных котлах тракт перегре­ва пара, а в прямоточных котлах весь водопаровой тракт выполняют в виде нескольких автономно регули­руемых потоков. Число потоков, исходя из удобств авто­матизации, выбирают равным двум, четырем. Разделение водопарового тракта на потоки снижает тепловую не­равномерность по ширине котла, уменьшает диаметр трубопроводов, но усложняет и удорожает конструкцию агрегата, увеличивает число единиц арматуры, услож­няет автоматизацию.

В качестве примеров рассмотрим тепловые схемы барабанного и прямоточного котлов. В барабанном кот­ле (рис. 21.7) применен двухступенчатый подогрев воз­духа и соответственно двухступенчатый подогрев пи-

Рис. 21.7. Тепловая схема барабанного пылеугольного котла.

1 — парообразующие поверхности (топочные экраны); 2 —ШПП; 3 и 4 — горячая и холодная ступени КПП; 5 и 7 — вторая и пер­вая ступени экономайзера; 6 и 8 — вторая и первая ступени ТВП.

Тательной воды, которая после второй ступени эконо­майзера поступает в барабан. На стенах топочной ка­меры расположены парообразующие экраны, составляю­щие вместе с необогреваемыми опускными трубами кон­туры циркуляции. Насыщенный пар после сепарации в барабане поступает в пароперегреватель. Пароперегре­ватель состоит из последовательно включенных по пару радиационного и ширмового элементов и двух конвек­тивных пакетов, включенных по смешанной схеме, но с расположением выходного пакета в зоне более высо­кой температуры. Впрыски для регулирования темпера­туры перегрева пара на схеме не показаны. Ординаты на графике (вертикальная штриховка) изображают тем­пературные напоры, в которых работают поверхности нагрева. Видно значительное снижение температурных напоров по мере движения газов к выходу.

J Z ' 7. t. 5 В ; 7 ' 8 І 9 і tO

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235 77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами

Проектирование источников теплоснабжения показало, что тепловая нагрузка котельной в виде горячей воды обычно превышает паровую нагрузку. В таких случаях в котельной с общей теплопроизводительностью более 50 Гкал/ч, как правило, целесообразно устанавливать как паровые, так и водогрейные котлы.

Однако даже при заданном соотношении расчетных тепловых нагрузок в виде пара и горячей воды выбор варианта чисто паровой или пароводогрейной котельной требует расчетов и технико - экономического обоснования.

Сантехпроект выполнил расчеты удельных показателей котельных с паровыми и водогрейными котлами, сопоставление их с удельными показателями котельных с паровыми котлами и подогревателями сетевой воды (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Удельные показатели котельных с паровыми и водогрейными котлами по данным Сантехпроекта.

Эти расчеты показывают, что в котельных с общей теплопроизводительностью до 50 Гкал/ч устанавливать водогрейные котлы нецелесообразно.

Необходимо учитывать, что в комбинированной котельной при остановке одного из паровых котлов водогрейный котел не может покрыть требующиеся паровые нагрузки, а тепловую нагрузку водогрейного котла частично или полностью можно покрыть с помощью паровых котлов и подогревателей воды. Вследствие этого в чисто паровой котельной суммарная установленная теплопроизводительность всех агрегатов будет меньше, чем установленная теплопроизводительность котельной с паровыми и водогрейными котлами.

Основным доводом в пользу сооружения крупных комбинированных котельных являются меньшие удельные капитальные вложения. Установка водогрейных котлов и их вспомогательного оборудования, как правило, требует значительно меньших затрат, чем установка паровых котлов со вспомогательным оборудованием и крупных пароводяных подогревателей при равной теплопроизводительности.

Переход на водяные системы отопления производственных цехов, административных зданий и строительство жилых поселков й домов с централизованным теплоснабжением в районах существующих промышленных предприятий также приводит к расширению и реконструкции имеющихся производственных котельных с установкой в них водогрейных котлов теплопроизводительностью 30 и 50 Гкал/ч. Вследствие этого паровые котельные превращаются в комбинированные с паровыми и водогрейными агрегатами. В некоторых случаях для удешевления строительства и эксплуатации в крупных паровых производственных котельных применяют установку водогрейных котлов для покрытия пиковых теплофикационных нагрузок. Покрытие летних нагрузок систем горячего (водоснабжения в подобных котельных сравнительно просто производить водой, подогретой в пароводяных подогревателях.

Рис. 5.14. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами.

1 - котел водогрейный; 2 - котел паровой; 3 - насос сетевой; 4 - насос сырой воды; 5 - насос рециркуляционный; 6 - насос подпиточный; 7 - насос конденсатный; 8 - насос питательный; 9 - охладитель продувочной воды; 10 - подогреватель сырой воды; 11 - охладитель подпиточной воды; 12 - подогреватель химически очищенной воды; 13 - сепаратор непрерывной продувки; 14 - деаэратор питательной воды; 15 - деаэратор подпиточной воды; 16 - охладитель выпара; 17 - РОУ; 18 - бак конденсатный.

Последнее более рационально, чем применяемое иногда использование питательной или подпиточной воды из баков - деаэраторов, качество которой не всегда может соответствовать нормам на питьевую воду.

На рис. 5.14 приведенаы принципиальные Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами для закрытой системы теплоснабжения. Теплоносителями являются насыщенный пар и горячая вода. На схеме нанесены только те элементы, которые необходимы для расчета. Связующими элементами паровой и водогрейной частей схемы являются паропроводы и система водоподготовительной установки для двух видов теплоносителей.

Направление потоков рабочего тела в паровой части котельной следующее: конденсат от технологических потребителей пара и из теплообменников 10 и 12 поступает под давлением в бак 18 с температурой 80 - 90°С. После контроли качества конденсат насосом 7 перекачивается в головку деаэратора питательной воды 14. В деаэратор поступает весь конденсат от пароводяных подогревателей, размещенных в здании котельной, а также подогретая химически очищенная вода и пар из редукционно - охладительной установки (РОУ) 17 для барботажа деаэрируемой воды. Питательные насосы 8 получают деаэрированную воду с температурой около 104°С и подают ее в РОУ и паровые котлы. Кроме РОУ, пар подается к внешним потребителям и к мазутному хозяйству котельной. После РОУ пар поступает к деаэраторам 14 и 15, куда поступает пар из расширителей непрерывной продувки паровых котлов 18.

Рис. 5.15 Развернутые тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами 1 - котел водогрейный; 2 - котел паровой; 3 - деаэратор подпиточной воды; 4 - деаэратор питательной воды, насос подпиточный; 10 - насос конденсатный; 11 - насос питательный; 12 - подогреватель подпиточный; 17 - поддогреватель сырой воды; 18 - охладитель продувочной воды;

Водогрейная часть тепловой схемы котельной показана на рис. 5.14 слева. Из обратной магистрали тепловых сетей и из деаэратора 15 для подпитки сетей вода поступает к сетевым насосам 3. После насосов 3 в обратную линию насосом рециркуляции 5 подается горячая вода для получения расчетной температуры. На входе в водогрейные котлы 1. Часть воды из обратной линии тепловых сетей, после сетевых насосов, перепускается в подающую линию, где она смешивается с горячей водой из водогрейных котлов для поддержания температуры в тепловой сети.

В летнее время, когда водогрейные котлы не работают, пар используется для подогрева сетевой воды для нужд горячего водоснабжения в пароводяных подогревателях. Для представления о развернутой тепловой схеме производственно-отопительных комбинированных котельных на рис. 5.15 дана схема котельной с тремя паровыми котлами ГМ-50-14 и тремя водогрейными котлами КВ-ГМ-50. Подогрев сетевой воды летом производится в пароводяных подогревателях 14 и 15, что позволяет не подавать воду с низкой температурой в стальные водогрейные котлы.

Особенностью данной котельной установки является размещение оборудования паровой части по агрегатному принципу, а водогрейной - по общестанционному.

Рис 5.15.1 Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами.

5 - охладитель выпара; 6 - насос рециркуляционный; 7 - насос сетевой; 8 - насос сетевой летний; 13 - охладитель подпиточной воды; 14 - подогреватель сетевой воды; 15 - охладитель конденсата; 16 - сепаратор непрерывной продувки; 20 - РОУ; 21 - бак конденсатный; 22 - колодец продувочный.

Необходимо отметить некоторые особенности, присущие данной схеме в целом. К ним относятся возможность работы обеих частей котельной при выходе из работы одного из барботажных деаэраторов 4 (с перегрузкой другого), допустимость останова в летний период водогрейных котлов КВ-ГМ-50 и перевод подогрева сетевой воды для горячего водоснабжения в блок подогревателей 14 и 15, а также возможность использования этого блока в отопительный период в качестве пиковых подогревателей при наличии резервной паровой мощности.

При разработке принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми и водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения может быть использована схема по рис. 5.14 с добавлением только бака - аккумулятора, необходимого для выравнивания расхода деаэрированной воды.

В установках с паровыми и водогрейными котлами иногда применяют двухступенчатую схему подогрева сетевой воды, в которой первой ступенью служат пароводяные подогреватели, второй - водогрейные котлы. Такая схема включения водогрейных котлов обеспечивает подачу в них воды, нагретой до 90 -100°С, т. е. вводит водогрейные котлы в пиковый режим работы. Последнее особенно важно при использовании башенных водогрейных котлов типа ПТВМ в котельных, работающих на высокосернистом мазуте.

В двухступенчатые тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами подогрева сетевой воды тепловая нагрузка от горячего водоснабжения в течение всего года будет покрываться паровыми котлами, которые одновременно снабжают паром технологических потребителей. Естественно, что двухступенчатый подогрев сетевой воды усложняет тепловую схему котельной и увеличивает капитальные вложения, которые должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами.

При разработке тепловых схем котельных с паровыми и водогрейными агрегатами следует определять расходы теплоты и параметры теплоносителей для всех пяти возможных режимов работы системы теплоснабжения. Такие котельные обладают большой маневренностью.

При сравнительно небольших отопительно - вентиляционных нагрузках могут работать только паровые котлы и сетевые пароводяные подогреватели, а при росте тепловых нагрузок в виде горячей воды, установленные водогрейные котлы могут быть легко и быстро включены в работу и доведены до расчетной теплопроизводительности. Для открытых систем теплоснабжения важна также возможность подогрева сетевой воды в зимнее время в пароводяных подогревателях и водогрейных котлах, особенно при достижении в подающей линии температуры в 150°С. Установки с паровыми и водогрейными котлами, несмотря на кажущуюся сложность, достаточно надежны в эксплуатации. Поэтому они находят применение даже для котельных, от которых потребители получают теплоту только в виде горячей воды. В подобных котельных существенно облегчается разогрев мазута в железнодорожных цистернах и последующее повышение его температуры в подогревателях.

Тепловые схемы котельных

По своему назначению котельные малой и средней мощности делятся на следующие группы: отопительные, предназначенные для теплоснабжения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых, общественных и других зданий; производственные, обеспечивающие паром и горячей водой технологические процессы промышленных предприятий; производственно-отопительные, обеспечивающие паром и горячей водой различных потребителей. В зависимости от вида вырабатываемого теплоносителя котельные делятся на водогрейные, паровые и пароводогрейные.

В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства. Подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные – для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные – для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие) ; баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

Тепловая схема котельной зависит от вида вырабатываемого теплоносителя и от схемы тепловых сетей, связывающих котельную с потребителями пара или горячей воды, от качества исходной воды. Водяные тепловые сети бывают двух типов: закрытые и открытые. При закрытой системе вода (или пар) отдает свою теплоту в местных системах и полностью возвращается в котельную. При открытой системе вода (или пар) частично, а в редких случаях полностью отбирается в местных установках. Схема тепловой сети определяет производительность оборудования водоподготовки, а также вместимость баков-аккумуляторов.

В качестве примера приведена принципиальная тепловая схема водогрейной котельной для открытой системы теплоснабжения с расчетным температурным режимом 150- 70°С. Установленный на обратной линии сетевой (циркуляционный) насос обеспечивает поступление питательной воды в котел и далее в систему теплоснабжения. Обратная и подающая линии соединены между собой перемычками – перепускной и рециркуляционной. Через первую из них при всех режимах работы, кроме максимального зимнего, перепускается часть воды из обратной в подающую линию для поддержания заданной температуры.

Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной

По условиям предупреждения коррозии металла температура воды на входе в котел при работе на газовом топливе должна быть не ниже 60 °С во избежание конденсации водяных паров, содержащихся в уходящих газах. Так как температура обратной воды почти всегда ниже этого значения, то в котельных со стальными котлами часть горячей воды подается в обратную линию рециркуляционным насосом.

В коллектор сетевого насоса из бака поступает подпиточная вода (насос, компенсирующая расход воды у потребителей). Исходная вода, подаваемая насосом, проходит через подогреватель, фильтры химводоочистки и после умягчения через второй подогреватель, где нагревается до 75- 80 °С. Далее вода поступает в колонку вакуумного деаэратора. Вакуум в деаэраторе поддерживается за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси с помощью водоструйного эжектора. Рабочей жидкостью эжектора служит вода, подаваемая насосом из бака эжекторной установки. Пароводяная смесь, удаляемая из деаэраторной головки, проходит через теплообменник – охладитель выпара. В этом теплообменнике происходит конденсация паров воды, и конденсат стекает обратно в колонку деаэратора. Деаэрированная вода самотеком поступает к подпиточному насосу, который подает ее во всасывающий коллектор сетевых насосов или в бак подпиточной воды.

Подогрев в теплообменниках химически очищенной и исходной воды осуществляется водой, поступающей из котлов. Во многих случаях насос, установленный на этом трубопроводе (показан штриховой линией), используется также и в качестве рециркуляционного.

Если отопительная котельная оборудована паровыми котлами, то горячую воду для системы теплоснабжения получают в поверхностных пароводяных подогревателях. Пароводяные водоподогреватели чаще всего бывают отдельно стоящие, но в некоторых случаях применяются подогреватели, включенные в циркуляционный контур котла, а также надстроенные над котлами или встроенные в котлы.

Показана принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами, снабжающими паром и горячей водой закрытые двухтрубные водяные и паровые системы теплоснабжения. Для приготовления питательной воды котлов и подпиточной воды тепловой сети предусмотрен один деаэратор. Схема предусматривает нагрев исходной и химически очищенной воды в пароводяных подогревателях. Продувочная вода от всех котлов поступает в сепаратор пара непрерывной продувки, в котором поддерживается такое же давление, как и в деаэраторе. Пар из сепаратора отводится в паровое пространство деаэратора, а горячая вода поступает в водоводяной подогреватель для предварительного нагрева исходной воды. Далее продувочная вода сбрасывается в канализацию или поступает в бак подпиточной воды.

Конденсат паровой сети, возвращенный от потребителей, подается насосом из конденсатного бака в деаэратор. В деаэратор поступает химически очищенная вода и конденсат пароводяного подогревателя химически очищенной воды. Сетевая вода подогревается последовательно в охладителе конденсата пароводяного подогревателя и в пароводяном подогревателе.

Во многих случаях в паровых котельных для приготовления горячей воды устанавливают и водогрейные котлы, которые полностью обеспечивают потребность в горячей воде или являются пиковыми. Котлы устанавливают за пароводяным подогревателем по ходу воды в качестве второй ступени подогрева. Если пароводогрейная котельная обслуживает открытые водяные сети, тепловой схемой предусматривается установка двух деаэраторов – для питательной и подпиточной воды. Для выравнивания режима приготовления горячей воды, а также для ограничения и выравнивания давления в системах горячего и холодного водоснабжения в отопительных котельных предусматривают установку баков-аккумуляторов.

Принципиальная тепловая схема паровой котельной при закрытых сетях.

Тягодутьевые установки по схеме применения бывают: общие – для всех котлов котельной; групповые – для отдельных групп котлов; индивидуальные – для отдельных котлов. Общие и групповые установки должны иметь два дымососа и два дутьевых вентилятора. Индивидуальные установки по условиям регулирования их работы при изменении производительности котла являются наиболее желательными.

Тепловые схемы котельных

Тепловые схемы котельных с помощью условных графических изображений показывают основное и вспомогательное оборудование объединяемое линиями трубопроводов для транспортировки теплоносителей в виде пара или воды. Тепловые схемы котельных могут быть принципиальные, развернутые и рабочие или монтажные. Принципиальные тепловые схемы котельных указывается лишь главное оборудование (котлы. подогреватели, деаэраторы, насосы ) и основные трубопроводы без арматуры, всевозможных вспомогательных устройств и второстепенных трубопроводов и без уточнения количества и расположения оборудования. На этой схеме показываются расходы и параметры теплоносителей.

На развернутой тепловой схеме показывается все устанавливаемое оборудование, а также все трубопроводы, соединяющие оборудование, с запорной и регулирующей арматурой. Если объединение в развернутой тепловой схеме всех элементов и оборудования котельной из-за их большого числа затруднительно, то эту схему разделяют на части по технологическому процессу. Так, например, в качестве самостоятельных схем выполняют схемы подготовки воды, продувки из паровых котлов, сбора и удаления дренажей и т. п. Это позволяет в развернутой тепловой схеме достаточно подробно и ясно отразить все главные и вспомогательные элементы оборудования котельной, а также указать диаметры всех трубопроводов.

Рабочие или монтажные тепловые схемы котельных обычно выполняют в ортогональном, а иногда отдельные сложные узлы - в аксонометрическом изображении с указанием отметок расположения трубопроводов, их наклона, арматуры, креплений, размеров и т. д. Эта схема также разделяется на части для удобства использования и облегчения монтажа оборудования, арматуры и трубопроводов.

На монтажных схемах указываются все необходимые сведения о марке стали или о материале данного узла, способах его соединения со смежными, о массе деталей или блока, т. е. составляется спецификация на все элементы, входящие в данную часть тепловой схемы. Развернутая и рабочая (монтажная) тепловые схемы котельных могут быть составлены лишь после разработки принципиальной тепловой схемы и ее расчетов, на основе которых выбирается оборудование.

Основной целью расчета тепловой схемы котельной является:

• определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды, и распределение этих нагрузок между водогрейной и паровой частями котельной для обоснования выбора основного оборудования;
• определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры;
• определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчетов (годовых выработок тепла, годовых расходов топлива и др.).

Расчет тепловой схемы позволяет определить суммарную теплопроизводительность котельной установки при нескольких режимах ее работы.

По известным суммарным расходам пара и горячей воды производится выбор типа, количества и производительности котельных агрегатов. В некоторых случаях оказывается целесообразным принять два типа котла ряд технико-экономических расчетов по применению в котельных паровых и водогрейных котлов и рекомендует в котельных с общей теплопроизводительностью (пар и горячая вода) до 50 Гкал/ч устанавливать только один тип котлов - паровые котлы, а горячую воду для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения получать от пароводяных подогревателей. Для мощных котельных с общей теплопроизводительностью свыше 100 Гкал/ч может оказаться рациональным применение комбинированных паровых котлов с гибкой регулировкой паровой и водогрейной нагрузок.

После выбора котлов, производится выбор всего необходимого для их работы вспомогательного оборудования, т. е. различных теплообменных аппаратов, аппаратуры водоподготовки, насосов, баков и пр.

Все выбранное оборудование наносится на тепловую схему в виде условных обозначений, выбираемых в соответствии с действующими стандартами. Так же условными линиями изображают трубопроводы для различного вида жидкостей, пара и газа. Для удобства обозначения и чтения тепловых схем целесообразен следующий порядок размещения условных обозначений оборудования на схеме: в верхнем ряду наносят обозначения котельных агрегатов и деаэраторов, ниже теплообменников, затем насосов, далее различных емкостей или баков, а под ними дренажных, продувочных и прочих колодцев, отводящих и подводящих трубопроводов пара, воды, конденсата.

Такой принцип обозначения оборудования принят для всех приведенных ниже тепловых схем.

Достаточно большая сложность тепловых схем современных котельных установок с паровыми, водогрейными пароводогрейными котлами вынуждает вести их расчет методом последовательных приближений. Для каждого из элементов тепловой схемы составляется уравнение теплового и материального баланса, решение которого позволяет определить неизвестные расходы и энтальпии. Общая увязка этих уравнений, число которых зависит от параметров теплоносителей, системы горячего водоснабжения и ряда других условий, осуществляется составлением материального и теплового баланса деаэратора, куда сходятся основные потоки рабочего тела. Ряд величин, необходимых для увязки тепловой схемы, получают из расчета элементов н устройств, связанных со схемой. При отсутствии всех необходимых сведений на основе опыта проектирования рядом величин можно предварительно задаваться.

Так, например, для определения расхода пара или горячей воды на собственные нужды котельной Сантех-проект рекомендует предварительно принимать следующие величины расходов теплоты: на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой и химически очищенной воды при закрытой системе теплоснабжения от 7 до 10 % суммарного отпуска тепловой энергии внешним потребителям; на потери теплоты внутри котельной 2 - 3 % той же величины. При открытой системе горячего водоснабжения расход теплоты на деаэрацию и подогрев сырой и химически очищенной воды заметно выше.

Латгипропром считает целесообразным общие расходы теплоты на собственные нужды котельной определять, исходя из расходов теплоты на отопление и вентиляцию здания котельной, на потери теплоты теплоизоляцией трубопроводов, оборудования и теплообменных аппаратов, на потери с выбрасываемой в канализацию водой (продувка котлов, собственные нужды водоподготовки ), расходов теплоты на мазутоснабжение, а также на разные отдельно не учитываемые потери теплоты (выпар из деаэраторов, отбор проб, утечки через не плотности, горячее водоснабжение душевых), которые условно оцениваются в размере 0,2 % установленной теплопроизво - длительности котлов.

На основе анализа выпущенных проектов составлены упрощенные эмпирические формулы для определения перечисленных выше расходов теплоты на собственные нужды котельной. Потребности тепловой энергии внешних потребителей, как правило, определяются схемами теплоснабжения промпредприятий промышленных узлов или жилых районов городов.

При расчетах тепловых схем задаются температурой воды, идущей на химводоочистку в пределах 20 - 30 ° С, исходной воды, поступающей в котельную зимой - 5 °С, летом - 15 °С. Потери воды в тепловых сетях с закрытой системой горячего водоснабжения принимаются равными 0,5 % объема воды в сетях, а при отсутствии данных об объеме равными 1,5 принятыми больше чем на 3 % нужно повторить расчет, подставив в качестве исходных полученные значения. Это второе приближение обычно дает необходимую сходимость.

В качестве примера ниже приводится расчет тепловой схемы производственной котельной, изображенной на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Принципиальная тепловая схема производственной котельной. 1 - котел паровой; 2 - деаэратор; 3 - охладитель выпара; 4 - подогреватель химически очищенной воды; 5 - подогреватель сырой воды; 6 - охладитель продувочной воды; 7- сепаратор непрерывной продувки; 8 - питательный насос.

Зная по исходным данным расход пара на производство и обозначая через D_т. найдем количество потерянного конденсата, т/ч, если возвращаемая доля его составляет µ:

Расход пара на собственные нужды котельной состоит из расхода на подогреватель сырой и химически очищенной воды, деаэратора, на подогрев мазута, обдувку и потерь. Количество пара на подогрев воды до и после химводоочистки и на деаэратор, т/ч, можно принимать предварительно равным от 5 до 10 % расхода пара на производство:

Расход пара на подогрев мазута D_м.х и потери D_пот внутри котельной также предварительно принимают равным 2 - 5 % расхода пара на производство т/ч:

Количество пара, расходуемого в системе мазутного хозяйства, определяется расчетом, детальное изложение которого дано в § 7.4. Можно принять суммарный расход пара на нужды мазутного хозяйства в небольших котельных равным около 3 % отпущенного количества пара. Тогда суммарное количество пара, которое должны выработать котельные агрегаты, т/ч, составит:

Определив суммарную максимальную потребность в паре, необходимо выбрать ТНП и число котлов с учетом требований СНиП II-35-76. Количество и единичную производительность котлов устанавливаемых в котельной, следует выбирать по расчетной производительности котельной, проверяя режим работы для летнего периода года. При этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла, в котельных первой категории, оставшиеся должны обеспечивать отпуск теплоты потребителям на технологическое теплоснабжение и на системы вентиляции в количестве, определенном минимально допустимыми для данных потребителей нагрузками, на отопление и горячее водоснабжение - в количестве, определяемом режимом наиболее холодного месяца.

В случае выхода из строя одного котла, независимо от категории котельной, количество теплоты, отпускаемой потребителям второй категории, не нормируется.

В котельных должна предусматриваться, установка не менее двух котлов, за исключением производственных котельных второй категории, в которых допускается установка одного котла. При выборе котлов следует учитывать рекомендации строительных норм и правил об однотипности котлов. Оптимальное число котлов в новых котельных следует считать равным трем.

Единичную производительность однотипных котлов определяют, не считая резервного парового котла, так, чтобы соблюсти условие

где D_е.д - номинальная производительность котла, т/ч.

При этом должно быть выдержано положение, что

Зная сепарационные устройства выбранного котлоагрегата, можно рассчитать узел продувки, взяв величину продувки р_пр из расчета подготовки воды или приняв от 2 до 10 % номинальной производительности котлов.

Количество воды, удаляемое из котла с продувкой, т/ч,

Если величина G_пр ≥ 0,5 т/ч, необходимо осуществить непрерывную продувку, а при G_np >1 т/ч иметь расширитель 7 и теплообменник 6 для использования теплоты, содержащейся в воде продувки. Эту теплоту утилизируют, отделяя пар и набавляя его в деаэратор 2, а остаток воды - на подогрев сырой воды (рис.5.1).

Количество пара, т/ч, получаемое из расширителя 7, находят из балансового уравнения,

где i′_пр - энтальпия воды при давлении в котле, ккал/кг; i″_пр - энтальпия воды при давлении в расширителе, ккал/кг; i′_п -энтальпия пара при давлении в расширителе, ккал/кг; х - степень сухости пара, выходящего из расширителя, обычно равная 0,98.

Количество воды, уходящей в теплообменник 6, т/ч,

Зная суммарную производительность котельной и количество воды, удаляемое с продувкой, можно найти количество воды, поступающее в котлы и равное расходу воды из деаэратора 2, т/ч,

а при наличии редукционно - охладительной установки, на которую идет G_роу. т/ч,

Из деаэратора вместе с газами удаляется пар, выделяющийся из поступившей воды. По данным ЦКТИ это количество пара, обозначаемое D_вып. составляет от 2 до 5 кг на каждую 1 т аэрированной воды. Теплота, содержащаяся в выпаре, используется обычно для подогрева химически очищенной воды, направляемой в деаэратор. В крупных котельных конденсат выпара возвращают в цикл, а в мелких сбрасывают в дренаж. Следовательно, максимальное количество воды, поступающей в деаэратор из химводоподготовки, т. е. производительность последней, т/ч:

где G₂ - количество потерянного конденсата, т/ч, а при возврате конденсата выпара и конденсата из мазутного хозяйства, если он загрязнен нефтепродуктами, т/ч:

Количество сырой воды, поступающей в химводоочистку из водопровода или от другого источника водоснабжения, будет больше величины G_впу. так как в самой химводоочистки имеются затраты воды на взрыхление, регенерацию, отмывку фильтров и другие нужды, составляющие от 10 до 25 % производительности водоподготовки. Следовательно, количество воды, поступающей в теплообменник 6, т/ч, составляет:

При указанных ранее температурах сырой (исходной) воды (t′_CB ) 5 или 15 °С и найденном по последнему уравнению расходе G_C.B. принимая, в зависимости от выбранного способа ее обработки (известкование, коагуляция, катионирование и т. д.), температуру воды перед химводоочистки t′_впу и ее теплоемкость с = 1 ккал/(кг *°С), можно найти расход пара на подогреватель 5, т/ч:

где, кроме указанных выше, приняты следующие обозначения: t′_впу - температура воды перед водоподготовкой, °С; i_n - энтальпия греющего пара, ккал/кг; i_K - энтальпия уходящего конденсата, ккал/кг; η_под = 0,98 - коэффициент, учитывающий потерю теплоты теплообменником в окружающую среду.

Расчет теплообменника 6, утилизирующего теплоту воды от продувки после расширителя 7, а также теплообменника 4 ведется по аналогичному выражению. Температура сырой воды после теплообменника 6, °С, определяется из выражения

где 35 - энтальпия воды, сбрасываемой в дренажный колодец или канализацию, ккал/кг.

Температура воды после водоподготовительной установки,° С,

где Δt - снижение температуры воды в процессе ее обработки, обычно равное 2 - 3 °С.

Аналогично определяется и температура химически очищенной воды после охладителя выпара 5.

Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами на деаэраторе завершают, составляя материальный и тепловой балансы:

где i_вып - энтальпия выпара, ккал/кг; i″_д - энтальпия воды, выходящей из деаэратора, ккал/кг; i′_д - энтальпия воды, входящей в деаэратор 2, после подогревателя химически очищенной воды 4.

Суммируя расход пара на подогреватели сырой и химически очищенной воды с расходом пара на деаэратор D_d. получаем величину, которая должна быть равна полученной ранее из выражения (5.2). Если она отличается не более чем на 3 - 5% от величины, найденной по уравнению (5.2), то расчет можно считать законченным, а в противном случае его необходимо повторить с учетом сделанных ранее рекомендаций.

При подогреве воды, подаваемой на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение паром в сетевых подогревателях 2 (рис. 5.2), последние могут быть подключены прямо к паропроводам или через редукционно-охладительную установку, как это показано на схемах рис. 5.2, а и б.

Схема по рис. 5.2, а может использоваться, когда вода из тепловой сети проходит подогреватель 2, расположенный над паровым котлом на высоте не менее 1,5 м от горизонтельной оси его верхнего барабана. Пар из барабана поступает в подогреватель 2, отдает теплоту, конденсируется, и полученный конденсат самотеком идет в нижний барабан котла.

В основном в практике пользуются схемой, показанной на рис. 5.2,б, где подогреватель сетевой воды включен на более низкое, чем в схеме рис. 5.2, а, давление, так же, как и остальные потребители теплоты в котельной, по схеме, изображенной на рис. 5.1.

Рис. 5.2. Схемы присоединения подогревателей сетевой воды к паровым котлам. а - непосредственно к котлам с полным давлением; б - после редукционной установки; 1 - котел паровой; 2 - подогреватель сетевой воды; 3 - насос питательный; 4 - бак питательной воды; 5 - регулятор перепуска; 6 - редукционная установка.

Подключение подогревателей сетевой воды по схеме рис. 5.2,б подобно подключению любых других тепловых потребителей, расход пара определяется из выражения, т/ч:

где Q_o.в - расход теплоты на отопление и вентиляцию, Гкал/ч; Q_г.в - расход теплоты на горячее водоснабжение, Гкал/ч. Остальные обозначения даны ранее.

Конденсат из подогревателей сетевой воды не загрязнен и находится под давлением, большим давления в деаэраторе. Поэтому его обычно прямо направляют в деаэраторы. Потери пара и конденсата из подогревателей сетевой воды при нормальных условиях незначительны, и их учитывают при расчете тепловых схем величиной. Поэтому количество химически очищенной или умягченной воды, выходящей из химводоочистки в деаэратор, может быть найдено с помощью выражения (5.11). При расчете деаэратор количество конденсата из сетевых подогревателей и вносимой им теплоты следует учесть в материальном и тепловом балансах, составляемых с помощью выражений (5.17) и (5.18), поскольку количество конденсата и его энтальпия влияют на расход пара, требующегося для деаэратора.

До рассмотрения методов расчета производственно-отопительных котельных с паровыми и водогрейными котлами целесообразно изложить расчет тепловых схем с чисто водогрейными котлами.

Существуют три принципиальные схемы присоединения теплообменников для нужд горячего водоснабжения - параллельная, двухступенчатая последовательная, которые показаны на рис. 5.3, а - в.

При параллельном присоединении растет общий расход сетевой воды. При других вариантах растет расход воды на рециркуляцию ее в водогрейных котельных. В настоящее время наиболее часто встречается двухступенчатое, последовательное с системой отопления и вентиляции включение теплообменников для горячего водоснабжения потребителей.

Рис. 5.3. Схемы присоединения подогревателей воды для нужд горячего водоснабжения. а - двухступенчатая смешанная; б - двухступенчатая последовательная; в - параллельная.

Исходные данные для расчета схемы целесообразно свести в таблицу со сведениями для режимов работы установки: максимального, в наиболее - холодный месяц, среднего зимнего, в переходный период и летнего. Знание этих режимов позволяет правильно выбрать оборудование, в том числе; сетевые и рециркуляцинонные насосы. Особенно сильное влияние на оборудование котельной с водогрейными агрегатами оказывает тип системы горячего водоснабжения - закрытая или открытая.

При расчете тепловой схемы с водогрейными котлами необходимо определить расход воды через котел и соответствие полученного расхода величине, установленной заводом - изготовителем. Объясняется это тем, что надежное охлаждение всех поверхностей нагрева водогрейных котлов может иметь место лишь при специально выбираемых гидродинамических режимах. Поскольку в тепловых сетях осуществляется качественное регулирование, при котором расход воды постоянен, а изменяется лишь ее температура, необходимо определить расход воды через, котлы при летнем режиме, когда расход теплоты наименьший. Температура воды, поступающей и возвращающейся из тепловых сетей t′_тс и t″_тс позволяет найти энтальпии воды и определить ее расход. Следует учитывать, что при закрытой системе горячего водоснабжения подогрев воды у потребителя для нужд горячего водоснабжения можно осуществлять за счет использования теплоты воды, прошедшей системы отопления и вентиляции, т. е. при последовательном включении теплообменников отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Количество воды, т/ч, которое необходимо нагреть в котлах для нужд отопления и вентиляции, составляет:

где t′_тс и t″_{TC -} энтальпия воды после и перед котельной установкой, ккал/кг;η_т.с - коэффициент, учитывающий потери теплоты в тепловых сетях.

Если принять теплоемкость воды с_в =1 ккал/(кг °С), то

где t′_т.с и t″_т.с - температура воды после и перед котельной установкой, °С.

При последовательном включении теплообменников для горячего водоснабжения температура воды за ними для максимального зимнего и среднего наиболее холодного месяца может быть найдена из выражения

где t″_о.в - температура воды за системой отопления и вентиляции,°С; t″_т.с - температура воды в обратной линии тепловых сетей, °С; G_{потр/г.в} - расход воды потребителем горячего водоснабжения, кг/ч; i_г.в и i_с.в - энтальпии горячей (60 ккал/кг) и холодной воды (зимой 5 и летом 15 ккал/кг) за и перед теплообменником горячего водоснабжения.

Второй член в правой части уравнения (5.22) учитывает охлаждение обратной воды системы отопления и вентиляция за счет подогрева воды системы горячего водоснабжения в первой ступени теплообменника (рис. 5.3, а и б). Для других режимов может быть использован для определения tтс график, приведенный на рис. 2.9. Расход воды потребителем горячего водоснабжения, т/ч, составляет:

Количество воды из тепловых сетей, проходящее через теплообменники горячего водоснабжения, в этом случае равно расходу воды на отопление и вентиляцию G_ов и расходу прямой сетевой воды, идущей у потребителя на вторую ступень подогрева воды для нужд горячего водоснабжения.

При параллельном включении теплообменников горячего водоснабжения с системой отопления и вентиляции количество воды, идущей в теплообменники горячего водоснабжения из подающей магистрали тепловых сетей, т/ч, будет:

Расход воды в подающей магистрали тепловых сетей, т/ч,

Потери воды в закрытой системе теплоснабжения; как отмечалось ранее, составляют до 0,5% объема воды в тепловых сетях и в системе потребителей, или 1,5 - 2,0% часового расхода, т/ч

где К_т.с =0,015÷0,02.

Кроме того, при работе на мазуте часть теплоты, полученной в котлах, расходуется на подогрев мазута, что требует дополнительного расхода воды. Количество теплоты, Гкал/ч, для подогрева мазута можно найти с помощью уравнения

где В - часовой расход мазута при соответствующем режиме, кг/ч; с_м - теплоемкость мазута, ккал/(кг°С); t"_м и t’_м - температуры мазута за и перед подогревателями, °С.

Расход воды на подогрев мазута, т/ч,

где i′₂ - энтальпия воды после подогревателей мазута, ккал/кг.

Кроме перечисленных расходов теплоты и потерь в тепловых сетях, в самой котельной имеются безвозвратные расходы воды на уплотнение и охлаждение подшипников насосов и дымососов. на охлаждение приборов на котлах и др. Эти расходы воды вместе с расходом воды на собственные нужды химводоочистки могут составлять до 25 - 30% количества подпилочной воды тепловых сетей ΔG, и их можно учесть повышением величины К_т.с до 0,02 - 0,025 или, [см. формулу (5.13)], увеличением расхода сырой воды. Сохраняя единообразие способа расчета, примем, что количество воды, которое должна подготовить химводоочистка, составляет:

где К_с.н =0,004÷0,005

При открытой системе горячего водоснабжения количество воды, идущее на подпитку тепловых сетей, заметно возрастает и может достигать 20% расхода воды в тепловых сетях.

Следовательно, и количество воды, которое необходимо подготовить на химводоочистку, при открытой системе горячего водоснабжения возрастет в несколько раз по сравнению с закрытой.
Количество теплоты, необходимое для подогрева сырой воды перед химводоочисткой, определяется ее конечной и начальной энтальпией i′_cв и i″_св расходом воды i_C.B. определяемым из выражения (5.13), и КПД теплообменника η_под =0,98, т. е.

Количество теплоты, найденное по формуле (5.30), может быть передано от горячей воды, вышедшей из котла, в теплообменнике сырой воды. Однако при этом разность температур греющей и нагреваемой сред будет большой, а расход греющей среды малым, что не экономично. Поэтому сырую воду чаще греют теплоносителем с меньшей температурой, например водой, уже отдавшей часть теплоты в подогревателе химически очищенной воды.

Сырую воду в некоторых случаях целесообразно подогревать в контактных смешивающих теплообменниках с активной насадкой, устанавливаемых в трактах дымовых газов котлов.

Количество горячей воды, требующейся для подогрева сырой воды, т/ч, составит:

Рис. 5.4. Тепловая схема котельной с водогрейными котлами. 1 - котел водогрейный; 2 - деаэратор вакуумный: 3 - охладитель выпара; 4 - эжектор; 5 - бак рабочей воды эжектора; 6 - насос рабочей воды; 7- насос подпиточный; 8 - подогреватель химически очищенной воды; 9 - насос сырой воды; 10 - подогреватель сырой воды; 11 - насос сетевой; 12 - насос рециркуляционный.
или при с_в =1 ккал/(кг°С)

где i′₁ и t″₁ - энтальпия и температура воды перед теплообменником, ккал/кг и °С; i′₂ и t′₂ — энтальпия и температура за теплообменником сырой воды, ккал/кг и °С.

Химически очищенная вода из аппаратов водоподготовительной установки идет в подогреватель химически очищенной воды 8 (рис. 5.4), где энтальпия повышается до величины, требующейся для вскипания в вакуумном деаэраторе 2, т. е. примерно до 65 - 70 ккал/кг. Однако в аппаратах химводоочистки идет и охлаждение воды, которое составляет около 2 - 3° С, а тем меньше, чем ниже подогрев воды.

Для подогрева химически очищенной воды могут быть применены разные схемы: на рис. 5.4 подогрев осуществляется за счет горячей воды, отбираемой из котлов (в подогревателе 8) и частично в охладителе выпара 3. Иногда химически очищенная вода сначала подогревается за счет охлаждения подпиточной воды, прошедшей деаэратор, а затем нагревается водой из котлов. Возможны и другие схемы, отличающиеся от рассмотренных и приводящие к уменьшению поверхности нагрева теплообменников или сокращению расхода воды от котлов.

Расчет любой тепловой схемы котельной при любом числе и способе включения теплообменников производится, исходя из количества теплоты, необходимой для подогрева химически очищенной воды до энтальпии, соответствующей давлению в деаэраторе, ккал/ч:

где i_д - энтальпия воды в деаэраторе, ккал/кг; ?i - снижение энтальпии химически очищенной воды, ккал/кг.

Поскольку в охладителе выпара 3, показанном на рис. 5.4, подпиточная вода нагревается примерно на два градуса, величиной ?i в выражении (5.32) и подогревом воды в охладителе выпара без ущерба для точности расчета можно пренебречь. Горячая вода, отбираемая от котлов, пройдя подогреватель 8, идет в подогреватель сырой воды 10 (см. рис. 5.4).

Последней величиной, которая необходима для определения количества горячей воды за котлоагрегатам, является расход воды на рециркуляцию. Его определяют из выражения баланса тепла и расходов воды, ккал/ч:

В этом выражении неизвестными являются две величины: расход воды на рециркуляцию G_рец и энтальпия воды перед котлом i_K. Последней можно отдаться, исходя из обеспечения температуры воды на входе в котел не ниже 70° С при работе последнего на природном газе и 90 - 110° С - на сернистом мазуте в зависимости от содержания серы в топливе. В основном энтальпия воды iк и расход воды на рециркуляцию определяются режимом работы тепловых сетей. Энтальпия воды, возвращающейся из сетей t_TC. может быть определена для нескольких режимов по рис 2,9, из которого следует, что лишь при минимальных температурах наружного воздуха и параллельном включении теплообменников горячего водоснабжения энтальпия или температура воды в обратной линии тепловых сетей составляет 70° С.

При всех остальных режимах и последовательном включении теплообменников температура воды ниже и, начиная с конца отопительного сезона, составляет около 43° С. Из-за этого расход воды на рециркуляцию переменный и увеличивается с повышением температуры наружного воздуха. Поскольку количество воды, идущей на подпитку закрытой системы теплоснабжения, невелико, расход греющей ее воды тоже незначителен, температура мала. Это позволяет в выражении (5.33) в предварительных расчетах пренебречь величиной G₁ i′₂ без большого ущерба для точности.

При необходимости более точных расчетов можно, пользуясь балансом расхода воды и теплоты последовательно в точках I, II, III и IV (рис. 5.4). написать для точки I

Так как все входящие в последнее выражение величины известны, то для - точки II соответственно

где i′₂ - энтальпия воды после подогревателей, ккал/кг; G_I =G;ir известно; Gi известно из (5.31), a G_II =G+G_i .

В точке III температура воды постоянна, а количество не уменьшается ниже величины G_III =G+G₁ - G_nep. кг/ч, где G_пeр - количество воды, подаваемое сетевым насосом II (рис. 5.4) из обратного в подающий трубопровод тепловых сетей. Это количество воды зависит от выбранных условий: при постоянной температуре горячей воды за котлами ее расход больше, чем при постоянной температуре воды на входе в агрегат. Соответственно больше и расход воды на рециркуляцию, однако температура воды на входе в котел выше я при сернистых топливах последний лучше защищен от низкотемпературной коррозии. Если учесть требования подогрева мазута до температуры, большей 100.° С, то необходимость поддержания постоянной и максимальной температуры воды за котлами, использующими сернистое топливо, будет очевидной.

Однако следует учитывать, что по условиям низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей водогрейного котла повышение температуры воды на входе выше 70° С является необходимым только при непосредственном вводе обратной сетевой воды в конвективную шахту.

Во всех других случаях, как при сжигании газа, так и при сжигании сернистых топлив следует поддерживать температуру воды не выше 70.° С, что позволяет резко снижать расход электроэнергии на привод рециркуляционных насосов. Пар на подогрев мазута и на другие собственные нужды в этом случае целесообразно получать от водогрейных котлов, работающих в комбинированном пароводогрейном режиме.

Следовательно, в этом случае количество воды в точке III может быть найдено следующим путем:

При известной величине i₂ =const из уравнения (5.33) при определенном заводом-изготовителем расходе воды через котел можно найти G_рец и подсчитать G_nep с помощью последнего уравнения. С другой стороны, расход воды в точке IV должен быть равен расходу воды через агрегат: G_iV =G_K. т. е. G_jV =G+G₁ - G_{5 -} G_nep -G_peц. или G_пер =G+G₁ -G_peц -Gk.

Возможен и другой подход к выяснению расхода воды на перепуск и на рециркуляцию: при известном расходе воды в подающей магистрали тепловых сетей G_0.B и последовательном включении теплообменников горячего водоснабжения, когда из уравнения (5.22) известны температуры t″_тс или энтальпия i″_тс. расход воды через перепускную линию в первом приближении можно найти из уравнений теплового баланса, пренебрегая изменением температуры, энтальпии и расхода воды в точках I и II:

где величина i′_тc - энтальпия воды на, входе в тепловые сети - определяется в зависимости от температуры наружного воздуха и способа регулирования тепловых сетей, например, с помощью рис. 2.9; i′_тс находят из уравнения (5.22); i″_к принимается постоянной и равной 150 ккал/кг при сжигании сернистых топлив или 70 ккал/кг при сжигании газа.

Найдя ориентировочный расход воды через линию перепуска, с помощью приведенных ранее уравнений можно уточнить энтальпии воды в точках I-III для определения i′_тc. При параллельном включении теплообменников горячего водоснабжения у потребителей в последнее уравнение подставляют величину G из (5.25). Расход воды на рециркуляцию при тех же допущениях можно найти из уравнения

где G при последовательном и параллельном включении теплообменников горячей воды определяют из выражения

а далее проводят те же уточнения расчета. Суммарное количество теплоты, Гкал/ч, которое необходимо получить в котлах, составляет:

полный расчетный расход воды через них, т/ч

что при числе агрегатов п дает возможность найти расход воды через один котел, т/ч,

т. е. произвести определение единичной теплопроизводительности водогрейного котла с учетом сказанного ранее об их числе и расходе воды через каждый из агрегатов. Это позволяет, пользуясь каталогами или справочниками [23] и указаниями СНиП II-35-76, подобрать соответствующий агрегат, соблюдая условие, что n≥∑Q. Затем надлежит сопоставить расход воды через агрегат ∑GK/n с расходом, установленным заводом-изготовителем. Если ∑GK/n ≥ G завода-изготовителя, расчет можно считать законченным. После этого проверяется, какое число водогрейных котлов должно работать при среднем зимнем и летнем режимах, а в некоторых случаях и при среднем режиме в наиболее холодный месяц года.