Теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання
Теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання
Вибір системи теплопостачання (відкрита або закрита) проводиться на основі техніко-економічних розрахунків. Користуючись даними, отриманими від замовника, і методикою, викладеної в § 5.1, приступають до складання, потім і розрахунку схем, які називаються теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання, оскільки максимальна теплова потужність чавунних котлів не перевищує 1,0 - 1, 5 Гкал / год.
Так як розгляд теплових схем зручніше вести на практичних прикладах, нижче наведені принципові і розгорнуті схеми котелень з водогрійними котлами. Принципові теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання, що працює на закриту систему теплопостачання, показана на рис. 5.7.
Мал. 5.7. Принципові теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання.
1 - котел водогрійний; 2 - насос мережевий; 3 - насос рециркуляционний; 4 - насос сирої води; 5 - насос підживлювальної води; 6 - бак підживлювальної води; 7 - підігрівач сирої води; 8 - підігрівач хімії но очищеної води; 9 - охолоджувач підживлювальної води; 10 - деаератор; 11 - охолоджувач випару.
Вода з зворотної лінії теплових мереж з невеликим напором (20 - 40 м вод. Ст.) Надходить до мережевих насосів 2. Туди ж підводиться вода від підживлювальних насосів 5, що компенсує витоку води в теплових мережах. До насосів 1 і 2 подається і гаряча мережева вода, теплота якої частково використана в теплообмінниках для підігріву хімічно очищеної 8 і сирої води 7.
Для забезпечення температури води перед котлами, заданої за умовами попередження корозії, в трубопровід за мережевим насосом 2 подають необхідну кількість гарячої води, що вийшла з водогрійних котлів 1. Лінію, по якій подають гарячу воду, називають рециркуляционной. Вода подається рециркуляційних насосом 3, що перекачує нагріту воду. При всіх режимах роботи теплової мережі, крім максимально зимового, частина води з зворотної лінії після мережних насосів 2, минаючи котли, подають по лінії перепуску в кількості G пров в подає магістраль, де вода, змішуючись з гарячою водою з котлів, забезпечує задану розрахункову температуру в прямому трубопроводі теплових мереж. Добавка хімічно очищеної води підігрівається в теплообмінниках 9, 8 11 деаерують в деаератори 10. Воду для підживлення теплових мереж з баків 6 забирає підживлюючий насос 5 і подає в зворотну лінію.
Навіть в потужних водогрійних котелень, що працюють на закриті системи теплопостачання, можна обійтися одним деаератором підживлювальної води з невисокою продуктивністю. Зменшується також потужність підживлювальних насосів, обладнання водопідготовчої установки і знижуються вимоги до якості підживлювальної води в порівнянні з котельнями для відкритих систем. Недоліком закритих систем є деяке подорожчання обладнання абонентських вузлів гарячого водопостачання.
Для скорочення витрат води на рециркуляцію її температура на виході з котлів підтримується, як правило, вище температури води в прямому трубопроводі теплових мереж. Тільки при розрахунковому максимально зимовому режимі температури води на виході з котлів і в лінії подачі теплових мереж будуть однакові. Для забезпечення розрахункової температури води на вході в теплові мережі до виходить з котлів воді подмешивается мережева вода з зворотного трубопроводу. Для цього між трубопроводами зворотного і прямого трубопроводу, після мережних насосів, монтують лінію перепуску.
Наявність підмішування і рециркуляції води призводить до режимам роботи сталевих водогрійних котлів, що відрізняється від режиму теплових мереж. Водогрійні котли надійно працюють лише за умови підтримання сталості кількості води, що проходить через них. Витрата води повинен підтримуватися в заданих межах незалежно від коливань теплових навантажень. Тому регулювання відпуску теплової енергії в мережу необхідно здійснювати шляхом зміни температури води на виході з котлів.
Для зменшення інтенсивності зовнішньої корозії труб поверхонь сталевих водогрійних котлів необхідно, підтримувати температуру води на вході в котли вище температури точки роси димових газів. Мінімально допустима температура води на вході в котли рекомендується наступна:
- при роботі на природному газі - не нижче 60 ° С;
- при роботі на малосірчисту мазуті - не нижче 70 ° С;
- при роботі на високосірчистої мазуті - не нижче 110 ° С.
У зв'язку з тим, що температура води в зворотних лініях теплових мереж майже завжди нижче 60 ° С, теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання передбачають, як зазначено раніше, реціркуляцінонние насоси і відповідні трубопроводи. Для визначення необхідної температури води за сталевими водогрійними котлами повинні бути відомі режими роботи теплових мереж, які відрізняються від графіків або режимних котлоагрегатів.
У багатьох випадках водяні теплові мережі розраховуються для роботи з так званого опалювального температурним графіком типу, показаного на рис. 2.9. Розрахунок показує, що максимальна годинна витрата води, що надходить в теплові мережі від котлів, виходить при режимі, відповідному точці зламу графіка температур води в мережах, т. Е. При температурі зовнішнього повітря, який відповідає на нижчій температура води в лінії подачі. Цю температуру підтримують постійної навіть при подальшому підвищенні температури зовнішнього повітря.
Виходячи з викладеного, в розрахунок теплової схеми котельні вводять п'ятий характерний режим, який відповідає точці зламу графіка температур води в мережах. Такі графіки будуються для кожного району з відповідною останнім розрахунковою температурою зовнішнього повітря за типом показаного на рис. 2.9. За допомогою подібного графіка легко знаходяться необхідні температури в прямому та зворотному магістралях теплових мереж та необхідні температури води на виході з котлів. Подібні графіки для визначення температур води в теплових мережах для різних розрахункових температур зовнішнього повітря - від -13 ° С до - 40 ° С розроблені Теплоелектропроект.
Температури води в прямому і в зворотному магістралях, ° С, теплової мережі можуть бути визначені за формулами:
де tвн - температура повітря всередині опалюваних приміщень, ° С; tH - розрахункова температура зовнішнього повітря для опалення, ° С; t'H - змінюється в часі температура зовнішнього повітря, ° С; π'i - температура води в трубопроводі, що подає при tн ° С; π2 - температура води в зворотному трубопроводі при tн ° С; tн - температура води в трубопроводі, що подає при t'н, ° С; Т - розрахунковий перепад температур, Δt = π1 - π2, ° С; θ = πз -π2 - розрахунковий перепад температур в місцевій системі, ° С; π3 = π1 + aπ2 / 1+ a - розрахункова температура води, що надходить в опалювальний прилад, ° С; π'2 - температура води, що йде в зворотний трубопровід від приладу при t'H, ° С; а - коефіцієнт зміщення, який дорівнює відношенню кількості зворотної води, підсмоктуватиметься елеватором, до кількості мережевої води.
Складність розрахункових формул (5.40) і (5.41) для визначення температури води в теплових мережах підтверджує доцільність використання графіків типу показаного на рис. 2.9, побудованого для району з розрахунковою температурою зовнішнього повітря - 26 ° С. З графіка видно, що при температурах зовнішнього повітря 3 ° C і вище аж до кінця опалювального сезону температура води в трубопроводі, що подає теплових мереж постійна і дорівнює 70 ° С.
Вихідними даними для розрахунків теплових схем котелень зі сталевими водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання, як зазначалося вище, служать витрати теплоти на опалення, вентиляцію та гаряче водопостачання з урахуванням теплових втрат в котельні, мережах та витрат теплоти на власні потреби котельні.
Співвідношення опалювально-вентиляційних навантажень і навантажень гарячого водопостачання уточнюється в залежності від місцевих умов роботи споживачів. Практика експлуатації опалювальних котелень показує, що середньогодинної за добу витрата теплоти на гаряче водопостачання становить близько 20% повної теплової потужності котельні. Теплові втрати в зовнішніх теплових мережах рекомендується приймати в розмірі до 3% загальних витрат теплоти. Максимальні часові розрахункові витрати теплової енергії на власні потреби котельні з водогрійними котлами при закритій системі теплопостачання можна прийняти за рекомендацією [9] в розмірі до 3% встановленої теплової потужності всіх котлів.
Сумарний часовий витрата води в лінії подачі теплових мереж на виході з котельні визначається, виходячи з температурного режиму роботи теплових мереж, і, крім того, залежить від витоку води через нещільності. Витік з теплових мереж для закритих систем теплопостачання не повинна перевищувати 0,25% обсягу води в трубах теплових мереж.
Допускається орієнтовно приймати питома обсяг води в місцевих системах опалення будівель на 1 Гкал / год сумарного розрахункового витрати теплоти для житлових районів 30 м 3 і для промислових підприємств - 15 м 3.
З урахуванням питомої обсягу води в трубопроводах теплових мереж та підігрівальні установках загальний обсяг води в закритій системі орієнтовно можна приймати рівним для житлових районів 45 - 50 м 3. для промислових підприємств - 25 - 35 MS на 1 Гкал / год сумарного розрахункового витрати теплоти.
Мал. 5.8. Развернутаие теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання.
1 - котел водогрійний; 2 - насос рециркуляционний; 3 - насос мережевий; 4 - насос мережевий річний; 5 - насос сирої води; 6 - насос конденсаційний; 7 - бак конденсатний; 8 - підігрівач сирої води; 9 - підігрівач хімічно очищеної води; 10 - деаератор; 11 - охолоджувач випару.
Іноді для попереднього визначення кількості витікає з закритою системи мережевої води цю величину приймають в межах до 2% витрати води в лінії подачі. На основі розрахунку принципової теплової схеми і після вибору одиничних производительностей основного і допоміжного обладнання котельні складається повна розгорнута теплова схема. Для кожної технологічної частини котельні зазвичай складаються роздільні розгорнуті схеми, т. Е. Для обладнання власне котельні, хімводоочищення та мазутного господарства. Розгорнута теплова схема котельні з трьома водогрійними котлами КВ -ТС - 20 для закритої системи теплопостачання показана на рис. 5.8.
У верхній правій частині цієї схеми розміщені водогрійні котли 1, а в лівій - деаератори 10 нижче котлів розміщені реціркуляцінонние нижче мережеві насоси, під деаераторами - теплообмінники (підігрівачі) 9, бак деаерірованной води 7, подпілочние насоси 6, насоси сирої води 5, дренажні баки і продувний колодязь. При виконанні розгорнутих теплових схем котелень з водогрійними котлами застосовують загально станційну або агрегатную схему компоновки обладнання (рис. 5.9).
Загальностанційні теплові схеми котелень з водогрійними котлами для закритих систем теплопостачання характеризується приєднанням мережевих 2 і рециркуляційних 3 насосів, при якому вода зі зворотної лінії теплових мереж може надходити до будь-якого з мережевих насосів 2 і 4, підключених до магістрального трубопроводу, який живить водою все котли котельні. Реціркуляцінонние насоси 3 подають гарячу воду із загальної лінії за котлами також в загальну лінію, яка живить водою все водогрійні котли.
При агрегатної схемою компонування обладнання котельні, зображеної на рис. 5.10, для кожного котла 1 встановлюються мережеві 2 і реціркулярние насоси 3.
Рис 5.9 Загальностанційне компоновка котлів мережевих і рециркуляційних насосов.1 - котел водогрійний. 2 - рециркуляционний. 3 - насос мережевий, 4 - насос мережевий річний.
Мал. 5-10. Агрегатна компоновка котлів КВ - ГМ - 100, мережевих і рециркуляційних насосів. 1 - насос водогрійний; 2 - насос мережевий; 3 - насос рециркуляционний.
Вода зі зворотної магістралі надходить паралельно до всіх мережних насосів. а нагнітальний трубопровід кожного насоса підключений тільки до одного з водонагрівальних котлів. До рециркуляційного насосу гаряча вода надходить з трубопроводом за кожним котлом до включення його в загальну падаючу магістраль і направляється в живильне лінію того ж котлоагрегату. При компонуванні при агрегатної схемою передбачається установка одного для всіх водогрійних котлів. На ріс.5.10 лінії подпиточной і гарячої води до основних трубопроводах і теплообмінником не показані.
Агрегатний спосіб розміщення обладнання особливо широко застосовується в проектах водогрійних котелень з великими котлами ПТВМ - 30М, КВ - ГМ 100. тощо. Вибір загально станційного або агрегатного способу компонування обладнання котелень з водогрійними котлами в кожному окремому випадку вирішується, виходячи з експлуатаційних міркувань. Найважливішими з них з компонування при агрегатної схемою є полегшення обліку та регулювання витрати і параметра теплоносія від кожного агрегату магістральних теплопроводів великого діаметра і спрощення введення в експлуатацію кожного агрегату.
Котельний завод Енергія-СПБ виробляє різні моделі водогрійних котлів. Транспортування котлів та іншого котельно-допоміжного обладнання здійснюється автотранспортом, ж / д піввагонами і річковим транспортом. Котельний завод постачає продукцію в усі регіони Росії і Казахстану.