Котельные установки

ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК С ПАРОВЫМИ И ВОДОГРЕЙНЫМИ КОТЛАМИ

При использовании открытой системы горячего водоснабжения в принципиальную тепловую схему отопительной котельной с паровыми котлами оборудование включается так, как пока­зано на рис. 7-3.

Основное отличие схемы состоит в применении двухступенчатой обработки воды и наличии бака-аккумулятора. Первое объясняется

Разными требованиями к качеству роды, идущей в паровые котлы и на подпитку тепловых сетей. _ I 5

Бак-аккумулятор же служит для покрытия пиков расхода воды из системы на горячее водоснабжение. Температура воды в баке-аккуму­ляторе составляет около 95°С за счет охлаждения в теплообменнике 15 химочищенной водой первой ступени.

Так как открытая система теплоснабжения требует жесткого со­блюдения и постоянного контроля санитарных норм качества воды, ее применение ограничено.

В 'котельных с паровыми агрегатами иногда применяется подогрев воды тепловых сетей в экономайзере, который может быть осуществлен при частичном сохранении водяного экономайзера для подогрева пита­тельной воды или полном его вытеснении.

Первая схема широко применялась на ТЭЦ и ГРЭС для повыше­ния экономичности в виде так называемых экономайзеров низкого дав­ления.

Вторая схема иногда применяется в отопительных котельных с па­ровыми котлами ■ малой производительности и общем водяном эконо­майзере. В случае потребления на технологические нужды значитель­ных количеств пара с разным давлением 1,4; 0,7; 0,5; 0,35 МПа (14; 7; 5; 3,5 кгс/см2) может оказаться экономически целесообразной установ­ка ТЭЦ и паровых турбин с противодавлением вместо котельной и дросселирования пара в редукционной установке. Окончательное реше­ние принимается на основании результатов технико-экономических рас­четов [Л. 27].

Техническое совершенство тепловой схемы ТЭЦ <с отборами и про­тиводавлением зависит от доли отбираемого пара. Коэффициент полез­ного действия по производству электроэнергии при чистом противодав­лении составляет:

Т]тлгэ=Т1м11г, (7-33)

Где т]м и т]г — механический к. п. д. турбины и к. п. д. электрического генератора, которые близки к единице.

Полный же к. п. д. турбинной установки будет:

_ гэ+1,16(2.10*%

V?* ' '

— — +1,160-10«

Или

„ __ 86(Ж, + ($• Ю‘% .у о/|

1т 860В7, * '■0>

В формуле:

— электрическая мощность, вырабатываемая на отпуске тепло­ты, кВт;

<2—величина отпуска теплоты внешнему потребителю, кДж (ккал/ч);

Г)п — к. п. д. ТЭЦ по производству и отпуску теплоты, равный:

Х~<,) ■ ■ Р-35'

*ку Ю'йубопр

Изложенное показывает, что чем больше (вырабатывается электро­энергии с использованием теплоты, отпускаемой потребителю, тем 'вы­ше будет к. п. д. турбинной установки при прочих равных условиях. 300

Вследствие этого стремятся к полной загрузке отборов пара и макси­мальной возможной. при этом выработке генератором электрической энергии. Входящий В формулу (7-35) Г|трубопр—к. п. д. трубопроводов или транспорта теплоты обычно близок к единице, характеризует поте­ри давления от «отельного агрегата до потребителя.

На ТЭЦ устанавливается также РОУ — редукционно-охладитель­ная установка, которую включают при росте потребности в теплоте и полностью загруженных отборах пара из турбоагрегата* т. е. при пиках потребления теплоты (см. рис. 7-1). Пик этот составляет около 0,3<2Макс> а по продолжительности 1000 ч, или —'20 % длительности ото­пительного сезона.

Если обозначить через Смаке максимальную теплофикационную на­грузку ТЭЦ, а через (Эотб — количество теплоты, получаемой из отборов турбины, то их отношение называют коэффициентом теплофи­кации а-гзц. Чем меньшее количество теплоты идет из отборов па­ровой турбины на теплоснабжение (дотб и чем больше — прямо на теп­лоснабжение, тем более режим ТЭЦ приближается к режимам котель­ной, и, наконец, при ятэц=0 ТЭЦ превращается в котельную.

С другой стороны, общую теплопроизводительность пиковых водогрей­ных котлов можно представить как разность суммарного отпуска теплоты ТЭЦ — ЗДгец и произведения £<2тэцатэц:

(7-36)

Принципиальная тепловая схема котельной со стальными водогреййыми котлами для теплоснабжения закрытой системы показана на рис. 7-4.

Вода, возвращаемая из тепловых сетей, из подогревателей котель­ной, и добавочная вода сетевым насосом 11 нагнетается в стальной водогрейный котел 1. Из него горячая вода поступает к потребите­лю 6а; к насосу рециркуляции 20, к подогревателю 4, к вакуумному деаэратору 9 ив мазутное хозяйство, а также используется на другие нужды котельной.

Для поддержания постоянной температуры горячей воды за котлом и снижения температуры воды, идущей в тепловые сети, используется линия 21 для подмешивания.

В вакуумном деаэраторе подогрев осуществляется горячей водой из котла до температуры 70°С, чему соответствует абсолютное давле­ние 0,03 МПа (0,3 кгс/см2). Для получения вакуума служит установка, состоящая из водяного эжектора 17, насоса 19 и бака 18, в который. до пуска установки подается сырая вода.

. Охлажденная до 70—75°С сетевая 'вода после вакуумного деаэра­тора поступает в подогреватель сырой воды 4, устанавливаемый перед химводоочйсткой 5. Сетевая вода, теплота которой использована на нужДы котельной, после подогревателя сырой воды и химочищенная вода после вакуумного деаэратора и насоса 7 собираются и поступают в трубопровод перед сетевыми насосами 11. Так как температура воды в этом трубопроводе может быть невысокой, для защиты стального водогрейного котла от коррозии в линию до котла с помощью насоса рециркуляции 20 подается горячая вода, повышающая температуру во­ды на входе в котлоагрегат до 70—110°С. Чем выше содержание серы в топливе, тем выше должна быть эта температура.

При открытой системе теплоснабжения добавочное количество во­ды в тепловые сети закачивается насосом 7 в бак-аккумулятор, а из

Него специальным насосом подается в трубопровод перед сетевыми насосами.

Для расчета принципиальной тепловой схемы со стальными водо­грейными котлами необходимо иметь исходные данные, аналогичные перечисленным ранее, кроме значений расхода пара и его потерь на технологические нужды. Имея эти данные и задаваясь величиной по­терь 'ВОДЫ 1В тепловых сетях и котельной, (пользуясь принятыми ранее

Обозначениями и индексами, можно найти количество воды, потребной для отопления и вентиляции: 1

0 (7-37)

*1©.В *20.В

Для горячего водоснабжения:

= (7-38)

МГ.» * 2Г. В

И общее количество воды, идущей к потребителю:

Б=б о. в+Сг. в - (7-39)

Приняв коэффициент потерь ВОДЫ В тепловых сетях &Т. С, находят их величину

АСт. с^^^т. с^ (7-40)

И расход воды, поступающей из обратной магистрали тепловых сетей:

С? обр^(5—АСт. с - (7-41)

Далее, принимая потери воды в пределах котельной £к, %, коли­чества воды, идущей к потребителю, находим:

Л(?к=і&кЄ; (7-42)

Производительность ХИМВОДООЧИСТКИ

Охво=дет. с + дек (7-43)

И количество сырой воды іПір'и известном. проценте воды, расходуемой на собственные нужды химводоочистки Лхво:

^с. в = ^ХВО^ХЮ*

Определение Ос. ъ позволяет найти количество теплоты, МВт {ккал/ч), требуемое для подогрева сырой воды:

Qc. fi = Gc. bC {І"с. В ^с. в)

И расход горячей воды из котлов на теплообменник

С, К = 0тОС-В = Сі(?-<2)%ОЖ ‘ (7_44)

Для деаэрации воды, поступающей в тепловые сети из химводо-

Очистки, ее необходимо інагреть до температуры 70°С, что требует

Расхода теплоты, МВт (ккал/ч),

Сд=== ^хвос (^д ^ с. в)

И расхода горячей воды из котлов

<3,к=<3Л = - п—7?------------------------------------------------------ . (7-45)

1К д (<.— і) съоя. }

В наиболее холодные месяцы котельная может (работать йе *на

Ориродно'м газе, а на імазуте с теплотой сгорания (2рн іпри к. п. д. брут­

То котельной тзбр и максимальном 'расходе топлива 5, кг/с (кг/ч).

Если мазут необходимо подогреть от температуры до темпера­туры ^2м и теплоемкость імазута в этом интервале температур «состав­ляет см> кДж/(кг*К) или ккал/(кг*°С), то количество теплоты, требуе­мое для разогрева мазута, МВт (ккал/ч), составит:

Qм=Bcм{t2м—^1м) > и «расход горячей воды из котлов будет:

0«=°-=5г=Ьсг (7’46)

Количество теплоты, расходуемое в котельной на собственные нужды, МВт (ккал/ч),

Ск= Сс. в+Сд+См - (7-47)

Кроме того, некоторое количество теплоты будет потеряно трубо­проводами, арматурой и другим оборудованием. Обозначим эти потери

Через Лтрубопр и выразим их в МВт (ккал/ч) от количества теплоты, отпущенного потребителям:

Спот. к = (Со. в"I" Фг. в) Лтрубопр* (7-48)

303

Далее. необходимо определить (количество теплоты, содержащееся в ©ыпаре из вакуумного деаэраторами целесообразность ее использо­вания. Принимая © выпаре количество водяного пара равным 4 кг/т воды, проходящей через деаэратор, и приняв по табл. 2-11 энтальпии, можно найти количество теплоты, МВт (ккал/ч),

(7-49)

И выяснить целесообразность его использования.

Максимальная теплолроизводительнасть котельной, МВт (ккал/ч), будет определяться суммарным расходом теплоты:

ЗД = Со.* "Ь Сг. В + 0.К + Фпот. к — Фвып1

Полученную величину 'можно сопоставить с требующимся коли­чеством теплоты и при расхождении, не большем 10%, считать расчет законченным.

Для 'выбора типа стальных. водогрейных котлов, учитывая сказан­ное ранее на стр. 295—296, следует определить суммарное потребное количество горячей воды на выходе из котлов

(7-51)

При известных 2<2 и 26 и найденном числе котлоагрегатов п по уравнению (7-6) по каталогам или [Л. 13 и 22] можно ©ыбрать тин стального водогрейного котла.

После 'выполнения расчета принципиальной тепловой схемы ко­тельной с паровыми и водогрейными котлами можно проводить? шыбор вспомогательного оборудования: теплообменников, аппаратов хим'во - доочистюи, деаэраторов, насосов и других устройств.