Технические данные паровых поршневых питательных насосов типа ПНП 3 страница

где h_п - энтальпия пара, кДкг;

h_к.в. - энтальпия котловой воды, кДж/кг;

h_п.в. - энтальпия питательной воды, кДж/кг;

- теплота сгорания твердого или жидкого топлива, кДж/кг, при применении газообразного топлива - кДж/м³;

- к.п.д. котельного агрегата, брутто.

Определим коэффициент использования установленной мощности котельной:

Ку =

2.76

Определим годовой расход топлива:

Вгод. = Ку ×В×3,6×8760×

2.77

где - коэффициент, учитывающий потери топлива при хранении ти транспортировке

Экономичность работы котельной оцениваем по удельному расходу топлива в_у, кг/(кВт×ч), (м³/(кВт×ч):

в =

2.78

Для сравнения экономичности различных котельных определяем удельный расход условного топлива:

ву. = в×

2.79

Определяем суммарные затраты средств на производство тепловой энергии, руб/год:

åЗ = Зт + Зз + За +Зэ + Зв + Зо,

2.80

достаточной для практики точностью построить по методике профессоров Б.Я. Шифринcона и В.Я. Хаcилева.

В этом случае исходными данными являются: расчетная температура наружного воздуха t_н.о.; средняя температура за отопительный период t_ср.о.; продолжительность отопительного периода n_о.

Кривая расхода теплоты по продолжительности, выражается в относительных величинах, характеризуется следующей зависимостью:

R = 1-BN^q,

2.23

где R - отношение тепловой нагрузки при данной температуре наружного воздуха t_н. к расчетной тепловой нагрузке на отопление;

N - относительное число часов (суток), при которых относительный расход теплоты не бывает меньше R;

В и q - постоянные коэффициенты, зависящие от климатических условий.

В данном случае

R =	2.24
В =	2.25
q =	2.26

Далее из точек число часов от оси абсцисс восстанавливают перпендикуляр до пересечения с ординатой, проектируемой из суммарного графика расхода теплоты при тех же наружных температурах. Полученные точки соединяют плавной кривой7 и прямой 8, представляющей собой график тепловой нагрузки.

N =

2.72

где V_t - производительность насоса, м³/ч;

Р_н - давление, создаваемое насосом, кПа;

- к.п.д. насоса.

2.10 Технико-экономические показатели

производства тепловой энергии

Экономику теплоснабжения следует изучать по литературе [1], п. 33.1 и 33.2; [2], п. 9.3 и 9.4.

В курсовой работе рекомендуется определить показатели, характеризующие работу котельной с точки зрения использования оборудования и экономичности.

Годовой расход тепловой энергии определяется из годового графика теплоснабжения (уравнение 1.28).

Минимальный секундный расход натурального топлива В можно определить по данным расчета тепловой схемы.

Для паровой котельной:

В =

2.73

Для водогрейной котельной:

В =

2.74

Или же по расчетной тепловой мощности:

В =

2.75

Годовое количество теплоты, выработанная котельной, определяется площадью, ограниченной кривой графика и осями координат в первом квадрате

Qгод. = 3,6×10^-6 Аmхmу

2.27

где А - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм²;

m_хm_у - масштабы времени и расхода теплоты, соответственно ч/мм и Вт/мм.

2.6 Регулирование отпуска теплоты котельной

Регулирование тепловых нагрузок подразделяется на центральное - от источника теплоснабжения, местное - в абонентских вводах, индивидуальное - непосредственно у теплопотребляющего оборудования. Экономичные режимы выработки теплоты котельной обеспечивается центральным регулированием отпуска теплоты по преобладающему виду тепловой нагрузки. В системах теплоснабжения сельскохозяйственных объектов основной является тепловая нагрузка систем отопления. Поэтому при применении водяных тепловых сетей применяют качественное регулирование подачи теплоты на основании температурных графиков, с помощью которых определяют зависимость температуры воды в трубопроводах тепловых сетей от температуры наружного воздуха при постоянном расходе. По оси абсцисс откладываем температуру наружного воздуха от +18 °С до t_н.

Начало и окончание отопительного периода при температуре наружного воздуха +8 °С.

Расчетную температуру внутреннего воздуха в жилых помещениях принимаем 18 °С, в производственных зданиях t_в. = 16 °С.

По оси ординат откладываем температуру воды в тепловых сетях. Тем

пература воды в подающей магистрали принимают i_n. = 150 °С (допускается также 95, 110, 120, 140 °С). Расчетную температуру в обратной

Фс.н. = (0,03...0,1) × (åФот. + åФв. + åФг.в. + åФт).

2.69

Полное расчетное давление, создаваемое сетевыми насосами, определяется по формуле

Ррасч. = DРк + DРн.с. + DРм.с.,

2.70

где DР_к - давление, теряемое в водогрейных котлах, кПа;

DР_н.с. - давление, теряемое в наружных теплоносителях, кПа;

DР_м.с. - давление, теряемое в местной системе отопления, кПа.

Ориентировочно можно принять Р_расч. = 200...400 кПа.

В открытых системах теплоснабжения обычно устанавливают три сетевых насоса. Третий сетевой насос работает только летом.

Для выполнения утечек в системе, составляющих 1...2 % от часового расхода сетевой воды, а также для обеспечения нужд горячего водоснабжения при открытых системах устанавливают подпиточные насосы.

Производительность подпиточного насоса, м³/ч:

Vн. под. =

2.71

где Ф_г.в. - расчетная нагрузка горячего водоснабжения, Вт;

Ф_т.н.в. - часть расчетной технологической тепловой нагрузки, покрываемой теплоносителем-водой, Вт;

r_под - плотность подпиточной воды, кг/м³, можно принять равной r_о.

Напор, создаваемой подпиточными насосами, должен обеспечивать невскипание воды на выходе из котельной и определяется статистическим давлением системы. Обычно Р_под.= 300...600 кПа.

Количество подпиточных насосов должно быть не менее двух. Устанавливают подпиточные насосы перед сетевыми насосами во всасывающую линию для обеспечения давления в обратной магистрали.

Как центробежные, так и поршневые насосы по расчетному напору и расчетной производительности подбираются по специальным каталогам.

Мощность, кВт, на привод центробежного насоса с электродвигателем,

магистрали принимаем i_о. = 70 °С. Расчетные температуры воды соответствуют расчетной максимальной мощности системы отопления. Начало ко-

ординат совпадает с расчетной внутренней температурой для жилых и об-

Рис. 2 График температур воды в тепловой сети

щественных зданий и температурой теплоносителя t = 18 °С. На пересечении перпендикуляров, восстановленных к осям координат t_n. = 150 °С (95, 110, 120, 130 и 140 °С) и t_н., находят точку А, а проведя горизонталь от i_о. = 70 °С до перпендикуляра на ось абсцисс - точку В. Соединив точки А и В с

в головку деаэратора принимают равным 150...200 кПа. Из питательных баков вода подается в котлы.

Для питания котлов устанавливают не менее двух питательных насосов, независимыми друг от друга приводами. Насос с электрическим приводом - рабочий, паровой насос - резервный, так как на привод насоса расходуется 30...50 % вырабатываемого пара. Производительность и напор питательных насосов подсчитывают по уравнениям 1.64 и 1.65.

Расчетное давление питательных насосов при установке баков деаэраторов определяют по формуле

Рнас. = (Рк - Рд) + 150...200.

2.66

При подборе паровых насосов для питания паровых котлов, производительность парового насоса должна составлять не менее 50 % номинальной паропроизводительности действующих котлов.

В водогрейных и паровых котлах для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях устанавливают два сетевых насоса с электроприводом (один из них резервный). Производительность насоса, м³/ч, равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:

2.67

где - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая водой, Вт;

- плотность обратной воды, кг/м³;

и - расчетный температуры прямой и обратной воды, °С.

Для паровых котлов:

= - Фп. - Фс.н.,

2.68

где Ф_п. - тепловая нагрузка, покрываемая паром, Вт;

Ф_с.н. - тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды (подогрев и деаэрация воды, отопление вспомогательных помещений и т.д.),

началом координат получим график изменения температуры прямой и обратной воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха.

При наличии систем горячего водоснабжения температуру воды в подающем трубопроводе открытых систем теплоснабжения принимают не ниже 60 °С, закрытых - не ниже 70 °С. Поэтому температурный график для подающей линии имеет точку излома С, левее которой t_n = const. Температуру наружного воздуха, соответствующую точке излома графика, обозначают как t_н.и.. При температурах наружного воздуха выше t_н.и. поддерживается постоянная температура не только в подающем, но и в обратном трубопроводе тепловой сети.

Минимальная температура обратной воды определяется, если через точку С провести вертикальную линию до пересечения с графиком обратной воды.

Перпендикуляр, восстановленный из точки, соответствующей расчетной наружной температуре, пересекает прямые АС и ВД в точках E и F, показывающих максимальные температуры прямой и обратной воды для систем вентиляции.

В закрытых системах теплоснабжения сельскохозяйственных объектов обычно используют параллельную схему включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения относительно систем отопления.

2.7 Расчет тепловой схемы котельной

Условное графическое изображение теплотехнического оборудования, входящего в состав котельной, объединенного линиями трубопроводов для транспортировки теплоносителя в соответствии с технологической последовательностью его движения называется тепловой схемой.

Последовательность разработки тепловой схемы котельной установки состоит из этапов составления принципиальной тепловой схемы, ее расчета и подбора всего вспомогательного оборудования, а затем составления развернутой и монтажной тепловых схем.

mп.в. = Dр× (1 + ),

2.62

где D_р - расчетная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;

П - продувка котлов, %.

Обычно в качестве питательных насосов устанавливают два центробежных насоса, один из которых является резервным. Производительность каждого насоса:

mнас. = 1,1× Dmax,

2.63

где D_max - минимальная производительность всех котлов котельной, кг/ч;

1,1 - коэффициент запаса.

Если производительность всех котлов меньше 500 кг/ч, то в качестве резервного насоса можно применять ручной насос.

Расчетный напор, кПа, создаваемый питательным насосом определяем по формуле

Рнас. = Рк + (100...200),

2.64

где Р_к - избыточное рабочее давление в котле, кПа.

Для паровых котлов с избыточным давлением пара свыше 68,7 кПа устанавливают конденсатные и питательные баки. Конденсат конденсатными насосами перекачивается из конденсатных в питательные баки, расположенные на высоте 3...5 м от чистого пола. В эти баки подается также химочищенная вода для восполнения потерь конденсата. Роль питательного бака может выполнить резервуар термического деаэратора, объем которого должен быть равен 2/3× V_п.б. Вместимость конденсатных баков:

Vп.б. = ,

2.65

где m - коэффициент возврата конденсата

r - плотность конденсата можно принять r = 10^-3 кг/м³.

Производительность, м³/ч, конденсатного насоса V_t = V_п.б. часовому объему конденсата, а напор создаваемый насосом с учетом потерь давления в конденсатопроводе и высоты подъема конденсата до места ввода его

Принципиальная тепловая схема включает в себя только главное оборудование (котельный агрегат, подогреватели, деаэроторы, насосы и др.) и соединяющие его трубопроводы без вспомогательных устройств, запорно-

регулирующей арматуры и второстепенных трубопроводов, без указания количества и расположения оборудования.

Принципиальную тепловую схему составляют на основании следующих исходных данных: назначения котельной установки, параметров использования теплоносителей, нагрузок по видам потребления, типа системы теплоснабжения, вида используемого топлива, характеристик исходной воды.

Расчет принципиальной тепловой схемы состоит из:

1) анализа и обработки исходных данных;

2) составления материальных балансов потоков теплоносителя для отдельных узлов схемы;

3) составления тепловых балансов и решения их уравнений для отдельных узлов схемы;

4) увязки решений уравнений тепловых балансов отдельных узлов в целом по всей схеме.

Расчет принципиальной тепловой схемы производится для характерных режимов работы котельной установки. Выбор расчетных режимов

= 4,19× tк,

2.59

(t_к можно принять равной 70 °С).

После преобразования уравнения 2.57 находим

=

2.60

После определения расходов пара по отдельным элементам схемы определяем паропроизводительность котельной из уравнения 2.42.

В приложениях 13...15 на рисунках 5, 6, 7, 8 приведены принципиальные тепловые схемы отопительно-производственной котельной с водогрейными и паровыми котлами.

2.9 Подбор питательных устройств и сетевых насосов

В зависимости от характера вырабатываемого теплоносителя подача воды в котлы и перемещение ее по трубопроводам осуществляется различно, соответственно и различается установленное оборудование.

Для паровых котлов низкого давления с избыточным давлением пара до 68,7 кПа применяются питательные баки, одновременно выполняющие функции конденсатных баков. Обычно устанавливают 2 бака или один разделенный пополам.

Вместимость питательных баков (м³) рассчитывают из расчета на хранение запаса воды, достаточной для питания в течении 1...2 часа всех работающих котлов:

Vп.б. = (1...2) × mп.в./r,

2.61

где r - плотность питательной воды, кг/м³;

m_п.в. - расход питательной воды, кг/ч.

Расход питательной воды:

определяется назначением котельной установки и зависит от графика ее работы.

Рис. 3 Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной

Один из возможных вариантов принципиальной тепловой схемы водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети представлен на рис. 3.

Вода из обратной магистрали поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов НС. Сюда же насосами Нп_од подается подпиточная вода m_под= =m_п.п.н. для покрытия потерь в сетях и компенсации расхода воды на горячее водоснабжение бытовых и производственных нужд.

Исходная вода для подпитки сети подается насосом исходной воды НИ из водопровода через подогреватель сырой воды ПСВ, фильтры химводочистки ХВО и через водоподогреватель химочищенной воды ПХВ в колонку вакуумного деаэратора ДР. В этом деаэраторе поддерживается вакуум 0,03 Мпа за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси водоструйным эжектором ЭР. Рабочей жидкостью для эжекторов

Dсп. =

2.55

Расход химочищенной воды на подпитку тепловой схемы котельной, m_х.в.о рассчитывается на компенсацию потерь пара и воды в схеме котельной:

mх.в.о = Dсн.+(1-mв) × Dт + Dп + Dсеп,

2.56

где m_в - коэффициент возврата конденсата, отдаваемого потребителям технологического пара (m_в=0,5...0,7), если же технологические процессы потребляют пар без возврата конденсата, например, кормоцех, то m_в=0;

D_пр - расход воды на продувку котла, D_пр = (0,03...0,05) × D_о, кг/с;

D_сеп - количество пара, отсепарированного в расширителе СНП непре рывной продувки, направляемый в деаэратор ДР 1,

D_сеп = (0,2...0,3) × D_пр.

Расход греющего пара на деаэратор питательной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора:

×ho+mхов×с× +Dпс× +(Dпсв+Dпхв)× + × +Dт ×mвс× = mп.в×с×tд,

2.57

где - температура возвращенного конденсата технологического пара ( = 40...70 °С);

m_п.в - расход питательной воды в котле, расчитанный на выработку пара D_ок с учетом продувки котла:

mп.в = Dо + Dпр,

2.58

- энтальпия конденсата после отопительных приборов

служит вода, подаваемая из расходного бака БРВ рециркуляционным насосом НР. Деаэрованная вода подпиточным насосом НП_од подается в обратную магистраль тепловой сети. Часть воды m_пер. после сетевых насосов перепускается в обвод котлов и смешивается с водой, нагретой в котлах, регулируя ее температуру, соответствующем температурному графику сети.

Для поддержания температуры воды на входе в котел на уровне, исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды m_рец. рецеркуляционным насосом НР возвращается в напорный коллектор сетевых насосов. Теплота этой воды используется также для нагрева добавочной воды в подогревателях ПСВ и ПХВ.

При расчете тепловой схемы водогрейной котельной определяется температура воды на входе и выходе из котла и в линии рецеркуляции, а также расходы воды через котел, в линии перепуска и рецеркуляции.

Порядок расчета тепловой схемы водогрейной котельной следующий

Определяем тепловую мощность, Вт, передаваемой по тепловой сети:

2.28

где - тепловая мощность, потребляемая на собственные нужды. Предварительно принимается до 3% от общей тепловой мощности котельной установки.

- расчетная тепловая мощность котельной.

Расход воды в подающей сети, кг/с:

,

2.29

где t_n - температура прямой сетевой воды на выходе из котла, °С;

t_о - температура обратной сетевой воды на входе в котел, °С. t_n и t_о определяем по температурному графику (см. рис. 2).

h_к - энтальпия конденсата при р_к=0,12 Мпа;

h_п - к.п.д. подогревателя (0,95...0,98).

Dпсв. =

2.49

Температура подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса охладителя деаэрированной воды ОДВ:

mпод. ×с ×(tд- tпод.) × hп = (mпод. - ) × ( - tг) ×с,

2.50

отсюда

tпод. =

2.51

Если 50...70 °С> t_под.>50...70 °С, то расчет следует повторить принимая другое значение .

Температуру сетевой воды перед сетевыми насосами t_см определяем из уравнения теплового баланса точки смешения подпиточной и сетевой воды (т. А):

mпод. ×с × tпод. + mо ×с × tо = mп ×с × tсм.

2.52

Преобразуя формулу 1.53 получим

tсм =

2.53

Расход пара на сетевые подогреватели D_с.п. определяется из уравнения теплового баланса вместе с охладителями конденсата ОК:

Dсп. × (ho - ) ×hп = mп. ×с ×(tп - tсм),

2.54

где - энтальпия конденсата после охладителей ОК, кДж/кг.

Давление греющего пара принимается в ПС исходя из того, что температура насыщения его на 10...15 °С выше, чем t_п.

Из уравнения 2.54 находим

Расход подпиточной воды:

а) при закрытом режиме тепловой сети:

mпод. = (0,01... 0,03)mп;

2.30

б) при открытом режиме водозабора из тепловой сети

mпод. = (0,01... 0,03)mп +

2.31

где - тепловая мощность, необходимая для технологических нужд, Вт;

- тепловая мощность, необходимая для горячего водоснабжения, Вт.

Расход воды в обратной тепловой сети:

mо = mп - mпод.

2.32

Температура смеси перед сетевыми насосами в точке смешения А определяем из уравнения теплового баланса:

mo×c×to+ mпод.×c×tпод. = mсм×c×tсм,

2.33

где m_{см =} m_{o +} m_под.;

tсм =

2.34

Расход добавочной воды:

mдоб. =1,05× mпод.

2.35

Температуру рециркуляционной воды определяем из уравнения теплового баланса:

mрец. ×с× (tвых. - tрец.) ×hn = mдоб. ×с× (tг. - tх.),

2.36

где h_n - к.п.д. подогревателя (h_n = 0,97...0,98);

m_доб. - расход добавочной воды, кг/с;

t_г. - температура воды, подаваемой в деаэратор, °С;

t_вых. - температура воды на выходе, °С.

Принимаем m_рец. = m_пер., определяем

Дата добавления: 2015-08-28