Кафедра «Теплоэнергетика»
О. И. Варфоломеева
Д. А. Плотников
Проектирование теплогенерирующих установок
Часть 1. Расчет тепловой схемы теплогенерирующей установки
Выбор основного оборудования
Методические указания к курсовым проектам,
самостоятельной работе по дисциплинам :
«Теплогенерирующие установки», «Проектирование объектов ТГУ», «Котельные агрегаты и парогенераторы» и дипломному проектированию
для студентов специальностей 140104 «Промышленная теплоэнергетика» и 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Ижевск
Г .
Содержание:
1. Исходные данные для выполнения проекта
2. Виды котельных установок
3. Расчетные режимы и тепловые схемы котельных установок
4. Порядок расчета тепловой схемы
5. Подбор основного и вспомогательного оборудования котельной
6. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с дымовыми газами
7. Технико-экономические показатели котельной
8. Список литературы
9. Приложения
Приложение 1. Построение температурного графика тепловых сетей
Приложение 2. Расчет принципиальной схемы отопительной ТГУ
Приложение 3. Расчет принципиальной схемы производственно-отопительной ТГУ
Исходные данные для выполнения проекта
1. Климатические характеристики района строительства:
· температура наиболее холодной пятидневки;
· средняя температура наиболее холодного месяца;
· средняя температура отопительного периода;
· температура точки излома отопительного графика;
· среднесуточная температура наружного воздуха конца отопительного периода;
· продолжительность отопительного периода;
· скорость ветра по румбам для зимнего и летнего периодов.
2. Общая характеристика потребителей и энергоносителей проектируемой котельной:
· конструкция тепловых сетей (2-х, 4-х, 5-ти, 6-ти трубные, открытые, закрытые, паровые, водяные и пр.);
· рельеф (ровный, с перепадом высот и т.д.)
· этажность застройки;
· виды основного, резервного (или аварийного) топлива и способы его доставки;
3. Тепловые нагрузки котельной:
· расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение;
· расход теплоты на технологические нужды, график изменения потребления и доля возврата конденсата;
· потери теплоты в наружных тепловых сетях;
Параметры теплоносителя:
· для коммунально-бытовых потребителей – температурный график работы тепловых сетей;
· для технологических потребителей пара – давление пара насыщенного, либо температура и давление перегретого пара;
4. Потери в сетях и располагаемые напоры:
· для закрытых водяных тепловых сетей – суммарные потери давления в основном кольце (в подающей, обратной магистралях и узле присоединения диктующего потребителя к теплосетям) и статическое давление;
· для открытых водяных тепловых сетей – потери давления в подающей магистрали, требуемый свободный напор, потери давления в обратной магистрали, гидростатический напор диктующего потребителя;
· для паровых сетей – требуемое давление пара у потребителя, потери в наружных паропроводах (либо требуемое давление пара на выходе из котельной) и давление в конденсатопроводе на входе в котельную;
· давление в водопроводе на вводе в котельную;
5. Параметры исходной воды:
· Водоем или параметры исходной воды;
· Требования к качеству подпиточной воды.
Виды котельных установок
Согласно [1] котельные подразделяются:
по назначению:
· отопительные - для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;
· отопительно-производственные - для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения;
· производственные - для технологического теплоснабжения;
по размещению:
· отдельно стоящие;
· пристроенные к зданиям другого назначения;
· встроенные в здания другого назначения независимо от этажа размещения;
· крышные;
по надежности теплоснабжения:
· первой категории;
· второй категории;
по основному установленному оборудованию:
· паровые;
· водогрейные;
· пароводогрейные.
Литература
1. СНиП II-35-76 Котельные установки. – М.: Госстрой России, 1999 г. с изменением № 1.
2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. / Госстрой СССР. − М.: Стройиздат, 2002 г. −№164.
3. ПБ 10-573-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. Утверждены постановлением
Госгортехнадзора России от 11.06.2003 № 90. Москва, 2003.
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см 
), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 °С), дата введения 1993-04-01.
5. ПБ-10-574-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых
и водогрейных котлов, постановление Ростехнадзора № 88 от 11.06.2003.
6. Лебедев В. И., Пермяков Б. А., Хаванов П. А. Расчет и проектирование теплогенерирующих установок систем теплоснабжения. – М.: Стройиздат, 1992. – 360 с.
7. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 1. Отопление/ В. Н. Богословский, Б. А. Крупнов А. Н. Сканави. Под. ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. – М: Стройиздат, 1990. – 344 с.
8. В. И. Шарапов, Д. В. Цюра. Термические деаэраторы. Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 560 с.
9. Е. А. Бойко «Котельные установки и парогенераторы», Красноярск, 2006 г.
10. Роддатис К.Ф.,Полтарецкий А.Н., «Справочник по котельным установкам малой производительности», Москва, «Энергоатомиздат», 1989г.
11. Рекомендации по проектированию установок натрий-катионирования / Госстрой СССР. − М.: ГПИ Сантехпроект Главпромстройпроекта Госстроя СССР, 1975г. − 26 с.
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Расчет тепловой схемы отопительной котельной.
Принципиальная тепловая схема отопительной теплогенерирующей установки для закрытой системы теплоснабжения
1 – водогрейный котельный агрегат, 2 – насос сетевой, 3 – насос рециркуляционный, 4 – насос исходной воды, 5 - насос подпиточный, 6- деаэратор вакуумного типа, 7 – ХВО, 8, 9 – теплообменники, 10 - охладитель выпара, 11 – бак рабочей воды (бак-газоотделитель), 12 – насос подачи воды к эжектору, 13 – водоструйный эжектор, 14 – клапан погодного регулирования.
Табл. 3.1 Расчет тепловой схемы отопительной теплогенерирующей установки для закрытой системы теплоснабжения
| № |
Показатели
|
Метод определения | режим | ||||
| Макс. Зим- ний | Средн Наибол Холодн месяца | Сред. Отоп. Пери ода | Точка Излома Темпер. графика | Лет ний | |||
| 1 | Температура наружного воздуха, С | Климатологические таблицы (12) температурный график (рис. 2,20) | -26 | -9,3 | -3,7 | +0,7 | +8 |
| 2 | Расход теплоты, МВт: На ОВ На ГВС |
Формула(2,37)
По заданию формула (2,27)
| 15 60 | 15 42,9 | 15 37,1 | 15 32,7 | 12,3 12,3 |
| 3 | Общая тепловая мощность ТГУ (без учета потерь и расхода на собственные нужды), МВт | 
| 60 | 42,9 | 37,1 | 32,7 | 12,3 |
| 4 | Температура прямой сетевой воды на выходе из ТГУ, С | По температурному графику 
(см рис. 2,20)
| 150 | 100 | 83 | 70 | 70 |
| 5 | Температура обратной сетевой воды на входе в ТГУ, С | По температурному графику 
(см рис. 2,20)
| 70 | 50 | 43 | 39,2 | 39,2 |
| 6 | Расход сетевой воды, кг/с: Для ОВ Для ГВС Общий |
| 134,2 44,7 179,0 | 133,2 71,6 204,8 | 132,5 89,5 222,0 | 137,2 116,2 253,4 | - 95,3 95,3 |
| 7 | Расход воды на подпитку и потери в тепловой схеме, кг/с | Формула(2,35)
| 3,64 | 4,19 | 4,54 | 5,22 | 1,98 |
| 8 | Расход теплоты на собственные нужды ТГУ, МВт |  (предварительно принимается до 3% от  )
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,5 |
| 9 | Общая тепловая мощность ТГУ с учетом затрат теплоты на собственные нужды. МВт | 
| 61 | 43,9 | 38,1 | 33,7 | 12,8 |
| 10* | Расход воды, кг/с, через котельные агрегаты ТГУ. Здесь в числителе – суммарная мощность котлов, находящихся в работе в данном режиме. | 
(определяется по расчетному режиму, постоянному во всех режимах)
| 182,0 | 182,0 | 182,0 | 182,0 | 182,0 |
| 11 | Температура воды на выходе из котельного агрегата при  С=const. В числителе – нагрузка из п. 9.
| 
| 150 | 127.6 | 120.0 | 114.2 | 86.8 |
| 12 | Расход воды (через котельный агрегат) на собственные нужды, кг/с 
| 
| 3.0 | 4.1 | 4.8 | 5.4 | 7.1 |
| 13 | Расход воды, кг/с, на линии рециркуляции при 
| 
| 0 | 46.9 | 63.8 | 74.7 | 117.8 |
| 14 | Расход воды , кг/с: по перемычке исходной |
Формула(2,41)
Формула(2,12)
(принимая  см. п. 7)
| 0 4,37 | 74,5 5,03 | 109,1 5,45 | 153,8 6,27 | 33,9 2,38 |
| 15 | Расход греющей воды на теплообменник химочищенной воды Т N2, кг/с | 
Принимаем 
 ; 
| 1,82 | 2,91 | 3,63 | 4,72 | 4,71 |
| № |
Показатели
|
Метод определения | режим | ||||
| Макс. Зим- ний | Средн Наибол Холодн месяца | Сред. Отоп. Пери ода | Точка Излома Темпер. графика | Лет ний | |||
| 16 | Температура греющей воды после теплообменника исходной воды Т N1, С | Принимаем
 – зима
 – лето
| 22,0 | 35,4 | 40,0 | 43,4 | 65,0 |
| 17 | Расход выпара из деаэратора, кг/с | Формула(2,18)
 ; 
| 0,1 0,1 0,1 0,1 (в дальнейшем эти значения в расчете не учитываются) | 0,004 | |||
| 18 | Расход греющей воды на деаэрацию, кг/с | Формула(2,46)- без учета выпара
| 0,23 | 0,36 | 0,45 | 0,59 | 0,6 |
| 19 | Расчетный расход воды, кг/с: На собственные нужды Через котельный агрегат |
 (см. рис 2,18)
Определяется в расчетном режиме
| 2,05 181,1 | 3,27 182,3 | 4,08 183,1 | 5,31 184,3 | 5,31 184,3 |
| 20 | Относительная погрешность расчета % | 
(  принимается по п 10 )
| 0,5 | 0,2 | 0,6 | 1,25 | 1,25 |
· Расчет тепловой схемы выполнен (в учебных целях) для условий работы при расчетных режимах всех установленных котельных агрегатов теплогенерирующей установки. При уменьшении числа работающих котельных агрегатов соответственно уменьшается и 
Приложение 3
Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной с закрытой системой теплоснабжения.
Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной теплогенерирующей установки для закрытой системы теплоснабжения
1 – паровой котельный агрегат, 2 – насос сетевой, 3 – РОУ, 4 – насос подпиточный, 5 – насос питательный, 6- насос исходной воды, 7 – ХВО, 8 - деаэратор, 9 – охладитель выпара, 10 - сетевые теплообменники, 11 – охладитель воды после СНП, 12, 13, 14 – теплообменники, 15 – сепаратор непрерывной продувки, 16 – барботер.
|
№ |
Показатели |
Метод определения | Режим | |
| Макс. зим | Лет ний | |||
| Исходные данные | ||||
| 1 | Расчетная температура наружного воздуха. С | 
| -26 | +8 |
| 2 | Параметры технологического пара, давление. МПа | 
| 0,7 Насыщ. | |
| 3 | Технологическая нагрузка. кг/с | Режим максимального потребления , 
| 7,2 | 6,8 |
| 4 | Доля возвращаемого конденсата от технологического потребителя . % | µ | 60 | |
| 5 | Температура конденсата от технологического потребителя, С | 
| 55 | 60 |
| 6 | Отопительная нагрузка, МВт | 
| 12,0 | - |
| 7 | Нагрузка горячего водоснабжения (зима), МВт | 
| 2,8 | - |
| 8 | Солесодержание исходной воды, мг/кг | 
| 360 | |
| 9 | Температура. С и энтальпия сетевой воды в трубопроводе: Подающем обратном |
 температурный график
 температурный график
| 95 628,5 398,05 293,3 | 70 293,3 42,5 178,1 |
| 10 | Энтальпия насыщенного пара кДж/кг При давлении МПа 1,4 0,7 0,15 0,12 |
|
2785,13 2775,1 2711,5 2683 | |
| 11 | Энтальпия кДж/кг: технологического конденсата конденсата (tк =80 С) питательной воды (tпв=90 С) воды в деаэраторе ( tд=100 С) исходной воды ( tив=5 С) насыщенной воды ( Р=0,15 МПа) котловой воды ( Р=1,4 МПа) |
 (по паровым таблицам)
 (по паровым таблицам)
|
230,5 251,4 335,2 377,1 419 21 467 830 | |
| Результаты расчета | ||||
| 12 | расход с технологического конденсата с производства, кг/с | Формула(2,1)
| 4.32 | 4.08 |
| 13 | Потери технологического конденсата, кг/с |  - 
| 2.88 | 2.72 |
| 14 | Нагрузка горячего водоснабжения (лето), МВт | Формула(2,27)
| См п 7 | 2,3 |
Табл. 3.2 Порядок расчета тепловой схемы производственно-отопительной теплогенерирующей установки для закрытой системы теплоснабжения
|
№ |
Показатели |
Метод определения | Режим | |
| Макс. Зим. | Лет ний | |||
| 15 | Общая нагрузка отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, МВт | 
| 14,8 | 2,3 |
| 16 | Расход пара на сетевые подогреватели, кг/с | 
| 6,09 | 0,95 |
| 17 | Общий расход пара на внешние потребители теплоты, кг/с | 
| 13.29 | 7.75 |
| 18 | Потери пара в тепловой схеме, кг/с | Формула(2,7)
| 0.4 | 0.23 |
| 19 | Расход пара на собственные нужды ТГУ, кг/с | Формула(2,7)
| 0,66 | 0,39 |
| 20 | расход сетевой воды, кг/с: для ОВ для ГВС |
| 35.8 8,35 | - 19,96 |
| 21 | общий расход сетевой воды, кг/с |  + 
| 44,15 | 19,96 |
| 22 | Расход воды на подпитку тепловых сетей, кг/с | Формула(2,28)
| 0.66 | 0.3 |
| 23 | Паропроизводительность ТГУ Р=0,7 МПа, кг/с | 
| 14.35 | 8.37 |
| 24 | Сумма потерь пара, конденсатора и сетевой воды (без учета воды с выпаром и водой из сепаратора непрерывной продувки) кг/с | 
| 3.94 | 3.25 |
| 25 | Доля потерь теплоносителя | 
| 0.27 | 0.38 |
| 26 | Солесодержание воды, мг/кг: Химобработанной Котловой |
Принимаем 
 (принимается по данным таб. 3)
|
360 3000 | |
| 27 | Процент продувки, % | 
| 3,22 | 4,7 |
| 28 | Расход питательной воды на РОУ, кг/с | Формула(2,4)
| 0,16 | 0,1 |
| 29 | Паропроизводительность ТГУ (Р=1,4 МПа) кг/с | Формула(2,2)
| 14,19 | 8,27 |
| 30 | Расход продувочной воды, кг/с | Формула(2,8)
| 0,46 | 0,39 |
| 31 | Расход пара (Р=0,15 МПа) из сепаратора непрерывной продувки, кг/с | Формула(2,11)
| 0.08 | 0.07 |
| 32 | Расход воды из сепаратора непрерывной продувки, кг/с | Формула(2,9)
| 0,38 | 0,32 |
| 33 | Расход воды из деаэратора, кг/с | Формула(2,21)
| 15,47 | 9,06 |
| 34 | Расход выпара из деаэратора, кг/с | Формула(2,21)
| 0.03 | 0.02 |
| 35 | Суммарные потери пара и конденсата (уточненные см п 2,6) кг/с | 
| 4.35 | 3.59 |
|
№
|
Показатели |
Метод определения | Режимы | |
| Макс. Зим. | Лет- ний | |||
| 36 | Расход воды, мг/кг: Химобработанной Котловой |
Формула(2,12)
| 4,35 5,0 | 3,59 4,13 |
| 37 | Расход пара на подогреватель исходной воды Т N2, кг/с | Формула(2,14)
(принято  C)
| 0.17 | 0.07 |
| 38 | Температура исходной воды после подогревателя Т N1, С | Формула(2,19)
| 27,4 | 27,5 |
| 39 | Температура воды на входе Т N4 (на выходе из Т3). С | 
Где 
| 44,4 | 54,8 |
| 40 | Расход пара на подогреватель Т N3, кг/с | Формула(2,17)
Где 
| 0,13 | 0,19 |
| 41 | Температура химобработанной воды после охладителя выпара, С | 
| 83.8 | 83.1 |
| 42 | Расход пара на деаэрацию, кг/с | Формула(2,23)
| 0.59 | 0.25 |
| 43 | Расчетный расход пара на собственные нужды, кг/с | Формула(2,24)
По п. 19 
| 0,89 0,66 | 0,51 0,39 |
| 44 | Расчетная паропроизводительность ТГУ, кг/с | Формула(2,25)
По п. 9 
| 14,58 14,35 | 8,49 8,37 |
| 45 | Ошибка расчета, % | Формула(2,26)
 = 
| 1,6<2 | 1.4<2 |
Приложение 4
Полезные ссылки
СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»:
4.2 Потребители теплоты по надежности теплоснабжения делятся на три категории:
Первая категория - потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных #M12291 1200003003ГОСТ 30494#S.
Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.
Вторая категория - потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии, но не более 54 ч:
жилых и общественных зданий до 12 °С;
промышленных зданий до 8 °С.
Третья категория - остальные потребители.
5.4 При авариях (отказах) на источнике теплоты на его выходных коллекторах в течение всего ремонтно-восстановительного периода должны обеспечиваться:
подача 100% необходимой теплоты потребителям первой категории (если иные режимы не предусмотрены договором);
подача теплоты на отопление и вентиляцию жилищно-коммунальным и промышленным потребителям второй и третьей категорий в размерах, указанных в таблице 1;
заданный потребителем аварийный режим расхода пара и технологической горячей воды;
заданный потребителем аварийный тепловой режим работы неотключаемых вентиляционных систем;
среднесуточный расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение (при невозможности его отключения).
Таблица 1
| #G0Наименование показателя | Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления
| ||||
| минус 10 | минус 20 | минус 30 | минус 40 | минус 50 | |
| Допустимое снижение подачи теплоты, %, до | 78 | 84 | 87 | 89 | 91 |
| Примечание - Таблица соответствует температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.
| |||||
, °С
СП 41-104-2000 «Автономные источники теплоснабжения»
5.5 Количество и единичную производительность котлов, устанавливаемых в автономной котельной, следует выбирать по расчетной производительности котельной, но не менее двух, проверяя режим работы котлов для ночного летнего периода года; при этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты на:
- технологическое теплоснабжение и системы вентиляции - в количестве, определяемом минимально допустимыми нагрузками (независимо от температуры наружного воздуха);
- отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение - в количестве, определяемом режимом наиболее холодного месяца.
Кафедра «Теплоэнергетика»
О. И. Варфоломеева
Д. А. Плотников
Проектирование теплогенерирующих установок
Дата: 2019-02-25, просмотров: 288.
