Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

ср

Q – средний расход тепла на горячее водоснабжение в сутки наи-

большего водопотребления;

ср

тп

Q – величина тепловых потерь в тепловых сетях при транспорте

сетевой воды.

При проектировании котельной, как правило,

Q ,

ср

Q заданы.

При отсутствии данных расчетные тепловые нагрузки определяются для

каждого потребителя по укрупненным показателям.

2-й режим – при средней температуре наружного воздуха наиболее

холодного месяца –

ср.х

t . Производится пересчет расчетной тепловой

нагрузки на отопление и вентиляцию района теплоснабжения и опреде-

ляется

отп

Q для режима наиболее холодного месяца. По величине

отп

для данного режима проверяется надежность котельной, а именно уточ-

няется выбор типа и количества котельных агрегатов.

3-й режим – среднезимний – при средней температуре наружного

воздуха за отопительный период –

ср.о

t . Пересчет тепловой нагрузки,

как для второго режима.

4-й режим – летний, который характерен отсутствием нагрузки

отопления и вентиляции. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение

в летний период определяется по формуле

−

ср

ср.л

, МВт (Гкал/ч),

(4.3)

где

t – температура холодной водопроводной воды в летний период

(принимается 15 °С);

t – температура холодной водопроводной воды в отопительный

период (5 °С);

β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды

на горячее водоснабжение в летний период относительно зимнего; при-

нимается для жилых районов – 0,8; для предприятий – 1,0; курортных

и южных городов – 1,5.

При работе котельной на двухтрубные тепловые сети дополнитель-

но необходимо определить тепловую нагрузку для зимнего режима при

темп

ературе воздуха в точке излома температурного графика сетевой

воды (для правильного выбора сетевых насосов).

Графики тепловой нагрузки суммарной, на отопление, вентиляцию,

горячее водоснабжение (часовые и по продолжительности) строятся для

отопительного периода в диапазоне температур наружного воздуха от

+8 °С до

t (см. разд. 2).

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

4.3. Выбор регулирования отпуска теплоты в тепловые сети

При проектировании котельной, как правило, расчетная температу-

ра сетевой воды в подающем трубопроводе задана исходными данными.

Однако в отдельных случаях необходимо эту температуру принимать на

основе технических условий или определять на основе технико-

экономических расчетов.

В двухтрубных системах централизованного теплоснабжения от

крупных центральных и районных котельных следует принимать рас-

четную температуру сетевой воды в подающем трубоп

роводе

t равной

150 °С.

В двухтрубных системах теплоснабжения от небольших котельных

t может быть снижена до 130 °С.

При работе котельной на четырёхтрубные водяные тепловые сети,

как правило, для жилых районов

t принимается 95 °С, для предпри-

ятий − выше 95 °С (105, 110, 115 °С) с учетом доли тепловой нагрузки

на вентиляцию.

Для двухтрубных водяных систем теплоснабжения с преобла-

дающей нагрузкой отопления и вентиляции (среднечасовая нагрузка го-

рячего водоснабжения не превышает 15 % от расчетного тепла на ото-

пление) следует принимать центральное качественное регулирование по

отопительной нагрузке, которое ведется в закрытых и открытых сетях

по отопительному графику температур. Центральное качественное ре-

гулирование дополняется местным количественным в центральных

и индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП, ИТП), а также непосредст-

венно на абонентских выводах.

При наличии значительной нагрузки ГВС (среднечасовая нагрузка

горячего водоснабжения превышает 15 % от расчетного тепла на ото-

пление) следует пр

инимать центральное качественное регулирование по

совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. В закры-

тых системах теплоснабжения жилых районов, когда не менее 75 % жи-

лых зданий имеет системы ГВС с двухступенчатой

последовательной

схемой включения подогревателей, регулирование ведется по

повышен-

ному

температурному графику. В открытых системах теплоснабжения,

если не менее 60 % жилых зданий имеет соотношение нагрузки ГВС

и отопления, находящееся в пределах 0,15 ≤

ср

≤ 0,3, предусматривает-

ся регулирование по

скорректированному графику температур.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

В основе выбора регулирования отпуска теплоты в двухтрубные

тепловые сети лежит соотношение среднечасового расхода теплоты на

ГВС (

ср

Q ) и расчетного расхода теплоты на отопление (

Q ). При соот-

ношении

ср

≤ 0,15 рекомендуется принимать центральное качествен-

ное регулирование по отопительной нагрузке. При других соотношени-

ях рекомендуется принимать центральное качественное регулирование

по совмещенной нагрузке (для крупных районных котельных).

Методика построения температурных графиков сетевой воды при-

водится в разд. 2.

4.4. Выбор принципиальной тепловой схемы котельной

На принципиальной тепловой схеме котельной графически условно

показывается основное (котлы) и вспомогательное оборудование (по-

догреватели, деаэраторы, насосы) с основными трубопроводами без ар-

матуры и вспомогательных устройств. Однотипное оборудование пока-

зывается один раз, независимо от его количества. На схеме должны

быть представлены расходы и параметры всех потоков пара и воды для

максимально зимнего режима.

4.4.1. Паровые котельные

Паровыми котлами комплектуются два типа котельных:

•

производственные котельные для отпуска пара технологическим

потребителям.

•

производственно-отопительные котельные для отпуска пара тех-

нологическим потребителям и для отпуска теплоты с сетевой водой на

отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

В паровых котельных, как правило, устанавливаются паровые кот-

лы низкого давления – 1,4 МПа и 2,4 МПа. Для отпуска пара нефтехи-

мическим предприятиям возможна установка паровых котлов повы-

шенного давления – 4,0 МПа.

На выбор тепловой схемы кот

ельной влияют следующие факторы:

•

тип парового котла, параметры вырабатываемого пара – давле-

ние и температура;

•

ориентировочная паропроизводительность котельной;

•

система теплоснабжения – открытая или закрытая;

•

вид тепловых сетей – двухтрубные или четырёхтрубные;

•

параметры пара, отпускаемого технологическим потребителям, –

давление и температура;

•

система пароснабжения – с возвратом или без возврата конденсата.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Общая характеристика

тепловой схемы паровой котельной

Тепловая схема паровой котельной состоит из следующих основ-

ных элементов:

•

схемы отпуска теплоты с сетевой водой в тепловые сети;

•

схемы отпуска технологического пара;

•

схемы использования теплоты продувочной воды котлов;

•

схемы подогрева сырой исходной воды перед химводоочисткой;

•

схемы подогрева химочищенной воды перед деаэратором;

•

схемы деаэрации питательной воды паровых котлов;

•

схемы деаэрации подпиточной воды теплосети.

Схема отпуска тепла с сетевой водой в тепловые сети, как правило,

представлена блоком сетевых подогревателей: сетевые подогреватели для

подогрева сетевой воды и охладители конденсата греющего пара из сете-

вых подогревателей. Через охладители конденсата пропускается сетевая

вода полностью или частично. Необходимость включения охладителя

обусловлена требованием снижения температуры конденсата греющего

пара перед атмосферным деаэратором питательной воды котла до 80−95

°С. В схеме предус

мотрены сетевые насосы для обеспечения циркуляции

сетевой воды в системе теплоснабжения. Греющий пар на сетевые подог-

реватели поступает непосредственно из котла через РОУ или РУ (редук-

ционно-охладительная установка, редукционная установка).

Схема отпуска технологического пара котельной состоит из РОУ

(если котлы вырабатывают перегретый пар) или РУ (если вырабатыва-

ется насыщенный пар).

Схема использования теплоты продувочной воды предусматривает

использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов и может

состоять из сепаратора непрерывной продувки и охладителя продувоч-

ной воды. Включение в схему сепаратора продувки целесообразно при

величине продувочной воды

пр

≥ 0,5 т/ч, а при G

пр

≥ 1,0 т/ч рекоменду-

ется дополнительная установка охладителя продувки.

Схема подогрева исходной воды, поступающей в котельную, может

быть одноступенчатой и двухступенчатой. При одноступенчатой схеме

подогрев воды ведется в пароводяном теплообменнике. При двухсту-

пенчатой схеме: первая ступень – водоводяной теплообменник (напри-

мер, охладитель продувки), вторая ступень – пароводяной теплообмен-

ник. Подогрев исходной воды перед химводоочисткой рекомендуется

до 20−30 °С.

Схема подогрева химочищенной воды предусматривает нагрев воды

после химводоочистки перед поступлением в атмосферный деаэратор

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

питательной воды до 60−85 °С. Обязательной ступенью подогрева явля-

ется пароводяной подогреватель, дополнительно в схему могут быть

включены вспомогательные теплообменники – охладители выпара де-

аэраторов, охладители деаэрированной воды.

Схема деаэрации питательной воды паровых котлов включает де-

аэратор атмосферного типа ДА (

= 0,12 МПа) с температурой деаэри-

рованной воды 104 °С. В схемах с паровыми котлами на параметры

= 1,4 и 2,4 МПа деаэрированная вода с температурой t

пв

= 104 °С явля-

ется питательной водой паровых котлов. В схемах с паровыми котлами на

параметры

= 4,0 МПа после деаэратора атмосферного типа дополни-

тельно устанавливается подогреватель (пароводяной) для повышения тем-

пературы питательной воды от 104 °С до 140−145 °С. Температура пита-

тельной воды зависит от давления пара (

) в паровых котлах.

Схема деаэрации подпиточной воды теплосети включает деаэра-

тор подпиточной воды, который может быть атмосферного ДА

(

= 0,12 МПа) и вакуумнго ДВ (Р

= 0,02÷0,03 МПа) типа. От давления

в деаэраторе зависит температура подпиточной воды, которая составля-

ет: после

атмосферных деаэраторов t

подп

= 104 °С, после вакуумных де-

аэраторов

подп

≈ 68 °С. Подпитка закрытых тепловых сетей допускается

деаэрированной водой 104 °С, подпитка

открытых тепловых сетей –

водой температурой не выше 70 °С. Следовательно, в случае установки

атмосферного деаэратора дополнительно предусматривается охладитель

деаэрированной воды. Кроме того, в схеме подпитки открытых тепло-

вых сетей необходима установка центральных баков-аккумуляторов

(ЦБА) для покрытия пиковой нагрузки горячего водоснабжения тепло-

вых сетей и уменьшения расчетной производительности химводоочист-

ки и расхода подпиточной во

ды. В закрытых тепловых сетях подпитка

может осуществляться из атмосферного деаэратора – общего для пита-

тельной и подпиточной воды.

На принципиальной схеме показываются основные насосы: сетевые,

питательные, подпиточные, сырой воды, конденсатные.

В схему также включается группа РОУ на собственные нужды ко-

тельной: пароводяные теплообменники, деаэраторы.

Если котельная работает на четырёхтрубные тепловые сети, то

в схеме п

редусмотрен деаэратор горячего водоснабжения с циркуляци-

онными насосами и баками воды.

Примеры принципиальных тепловых схем

паровых котельных

В Прил. 4 (см. рис. П.4.1) приведена схема паровой производствен-

но-отопительной котельной, работающей на двухтрубные закрытые те-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

пловые сети, при установке паровых котлов с давлением пара

= 1,4

и 2,4 МПа. Особенность схемы − установка общего атмосферного де-

аэратора ДА для питательной воды паровых котлов и подпиточной воды

теплосети.

Установка общего деаэратора для деаэрации и питательной воды,

и подпиточной воды обусловлена незначительным расходом воды на

подпитку закрытых тепловых сетей, который определяется только утеч-

ками воды из водяных тепловых сетей.

Тепло с выпаром из деаэр

атора не используется.

Предусмотрено использование тепла непрерывной продувки паровых

котлов с установкой охладителя продувочной воды ОП, после которого

охлажденная продувочная вода либо сбрасывается в канализацию, либо

подается в бак подпиточной воды. Допускается использовать продувоч-

ную воду для подпитки закрытых тепловых сетей, если общая жесткость

смеси продувочной воды из деаэратора не > 0,05 мг-экв/кг. Температура

питательной и по

дпиточной воды деаэратора составляет 104 °С.

На рис. П.4.2 приведена схема паровой отопительной котельной, ра-

ботающей на двухтрубные открытые тепловые сети, при установке паро-

вых котлов с давлением пара

= 1,4 и 2,4 МПа. В схему включены раз-

дельные деаэраторы: деаэратор питательной воды паровых котлов и де-

аэратор подпиточной воды теплосети, оба деаэратора атмосферного типа.

Так как подпитка открытых тепловых сетей допускается водой с тем-

пературой не выше 70 °С, в схеме после атмосферного деаэратора подпит-

ки установлен охладитель деаэрированной подпиточной воды (ОД).

Схемой п

редусмотрена установка паровых котлов, вырабатываю-

щих насыщенный пар, поэтому предусмотрено только понижение ост-

рого пара (без его охлаждения) в редукционной установке РУ или ре-

дукционном клапане.

Согласно нормам проектирования в котельной, работающей на от-

крытые тепловые сети, должны быть установлены центральные баки-

аккумуляторы ЦБА для покрытия пиковой типовой нагрузки горячего

водоснабжения. Ус

тановка ЦБА позволяет сократить расход деаэриро-

ванной воды, поступающей на подпитку тепловой сети.

Аналогичной будет схема паровой производственно-отопительной

котельной, работающей на двухтрубные открытые тепловые сети. В та-

кой котельной предусмотрен отпуск пара на технологию и частичный

возврат конденсата с производства. Большей частью в таких котельных

устанавливаются паровые котлы, выраб

атывающие перегретый пар.

На рис. П.4.3 приведена схема паровой производственно-

отопительной котельной, работающей на четырёхтрубные закрытые те-

пловые сети. Особенность схемы − наличие двух деаэраторов атмо-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

сферного типа – питательной воды паровых котлов и горячего водо-

снабжения ДГВС. Через ДГВС пропускается химочищенная вода только

для горячего водоснабжения. Подпитка тепловых сетей для отопления

и вентиляции осуществляется из ЦБА горячего водоснабжения. В схему

дополнительно включены перекачивающий насос ПРН для подачи го-

рячей воды из ДГВС в ЦБА и циркуляционный насос ЦГ

В для обеспе-

чения циркуляции воды в системе горячего водоснабжения.

Приведенные схемы паровых производственно-отопительных ко-

тельных могут служить основой для выбора тепловых схем котельных

паропроизводительностью

≥ 5 т/ч. С уменьшением паропроизводи-

тельности и снижением давления пара схема паровой котельной упро-

щается.

Следует отметить, что в схеме паровой производственной котель-

ной, отпускающей только пар на технологию, будут отсутствовать эле-

менты, предназначенные для отпуска тепла в тепловые сети, – блок се-

тевых подогревателей, сетевые и подпиточные насосы.

В паровой котельн

ой, вырабатывающей перегретый пар давлением

= 4,0 МПа, в схему дополнительно устанавливается паровой подогре-

ватель питательной воды котлов для повышения ее температуры от

104 до 145 °С.

4.4.2. Водогрейные котельные

Отопительные котельные, отпускающие только тепло на отопле-

ние, вентиляцию и горячее водоснабжение зданий, являются, как прави-

ло, водогрейными. Комплектуются водогрейные котельные стальными

водогрейными котлами, производящими нагрев сетевой воды от 70 до

150 °С.

Тепловая схема водогрейной котельной (по сравнению с паровой)

имеет ряд особенностей, обусловленных режимом работы водогрейных

котлов.

Одним из условий надежной ра

боты водогрейных котлов является

постоянный расход воды через котел, независимо от изменения тепловой

нагрузки потребителей. Поэтому регулирование отпуска теплоты в тепло-

вые сети ведется изменением температуры воды на выходе из котлов.

Для уменьшения интенсивности наружной коррозии труб поверх-

ностей нагрева стальных водогрейных котлов необходимо поддержи-

вать температуру воды на входе в котел выше т

емпературы точки росы

дымовых газов. Минимально допустимая температура воды на входе

в котлы зависит от вида сжигаемого топлива:

– для природного газа ≥ 60 °С;

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

– для малосернистого мазута ≥ 70 °С;

– для высокосернистого мазута ≥ 110 °С.

При этом следует учитывать, что в водогрейный котел поступает

сетевая вода из обратной тепловой сети, температура которой почти

всегда ниже 60 °С.

Условия надежности водогрейных котлов должны учитываться при

составлении тепловой схемы котельной.

Таким образом, тепловая схема водогрейной котельной имеет сле-

дующие о

собенности:

а) теплоносителем является горячая котловая вода;

б) наличие линии рециркуляции для повышения температуры воды

на входе в котел, что осуществляется подмешиванием горячей котловой

воды к обратной сетевой с помощью рециркуляционных насосов (РЦН);

в) наличие линии перепуска между трубопроводами подающей и об-

ратной тепловой сети для регулирования температуры сетевой вод

ы в со-

ответствии с температурным графиком. Это обусловлено тем, что для со-

кращения расхода воды на рециркуляцию температура ее на выходе из

котла поддерживается выше температуры воды в подающей теплосети.

На выбор тепловой схемы водогрейной котельной влияют следую-

щие факторы:

а) система теплоснабжения – открытая или закрытая;

б) вид сж

игаемого топлива.

Общая характеристика

тепловых схем водогрейных котельных

Тепловая схема водогрейной котельной состоит из следующих ос-

новных элементов:

•

схемы подогрева сырой воды перед химводоочисткой;

•

схемы подогрева химочищенной воды перед деаэратором;

•

схемы деаэрации подпиточной воды котлов;

•

схемы линии рециркуляции;

•

схемы линии перепуска.

Так как в водогрейных котельных подпитка тепловых сетей и водо-

грейных котлов осуществляется из одного контура, в схемах как для за-

крытых, так и открытых тепловых сетей предусматривается установка

общего деаэратора.

Необходимо отметить, что в схемах водогрейных котельных пре-

имущественно применяются вакуумные деаэраторы (ДВ). Подогрев сы-

рой и химочищенной воды ведется котловой водой.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Примеры принципиальных тепловых схем

водогрейных котельных

На рис. П.4.4 приведена схема водогрейной котельной, работающей

на двухтрубные закрытые тепловые сети. В схему включен вакуумный

деаэратор с абсолютным давлением

= 0,02÷0,03 МПа и температурой

подпиточной воды ∼ 68 °С. Вакуум в деаэраторе обеспечивается водо-

струйными эжекторами Э. Рабочая вода для эжекторов циркулирует по

замкнутому контуру: бак рабочей воды БРВ, рабочий насос РН, эжектор

Э и обратно в бак совместно с конденсатом паровоздушной смеси из де-

аэратора.

Химочищенная вода подается в головку вакуумного деаэратора

с температурой 75−80 °С, т. е. на 5−10 °С выше температуры кипени

в деаэраторе (68 °С), чтобы обеспечить самовскипание воды.

Подогреватели сырой и химочищенной воды включены в незави-

симый контур подогрева котловой водой, что рекомендуется при не-

больших расходах греющей котловой воды в подогревателях.

При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально зи

м-

него, часть воды после сетевых насосов СН, минуя котлы, подается по

линии перепуска ЛП в подающую тепловую сеть.

Во всасывающий патрубок сетевого насоса подается три потока во-

ды: обратная сетевая вода из тепловой сети, подпиточная из деаэратора

и охлажденная котловая вода после подогревателей сырой и химочи-

щенной воды.

Рециркуляционными насосами РЦН котлова

я вода подается на вход

водогрейных котлов, где смешивается с обратной сетевой водой, повы-

шая температуру воды на входе в водогрейные котлы.

На рис. П.4.5 приведена тепловая схема водогрейной котельной,

работающей на двухтрубные открытые тепловые сети. В схеме преду-

смотрена установка ЦБА для деаэрированной подпиточной воды. Под-

питочные насосы ис

пользуются одновременно как для подпитки тепло-

вых сетей, так и для зарядки баков-аккумуляторов в ночное время, когда

разбор воды из сети на горячее водоснабжение незначителен.

Подогреватели сырой и химочищенной воды включены в контур

рециркуляции водогрейных котлов.

4.4.3. Пароводогрейные котельные

В производственно-отопительных котельных общей теплопроизво-

дительностью более 50 МВт, при условии, что тепловая нагрузка с сете-

вой водой превышает паровую нагрузку, характерна установка как па-

ровых, так и водогрейных котлов.

Таким образом, тепловая схема пароводогрейной котельной состо-

ит из паровой и водогрейной частей. Схемы паровой и водогрейной час-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

ти содержат все основные элементы, характерные для схем паровой

и водогрейной котельных.

Характерные особенности схем:

а) общая химводоочистка для паровой и водогрейной части;

б) общий подогрев сырой воды;

в) основным теплоносителем и для водогрейной части является пар.

Пример принципиальной тепловой схемы

пароводогрейной котельной

На рис. П.4.6 приведена схема пароводогрейной котельной, рабо-

тающей на двухтрубные закрытые тепловые сети:

а) паровая часть: паровые котлы, редукционная установка (РУ), де-

аэратор питательной воды атмосферного типа с охладителем выпара,

питательный насос, деаэратор подпиточной воды атмосферного типа с

охладителем выпара, сепаратор непрерывной продувки, охладитель

продувочной воды, пароводяной подогреватель сырой воды, насос сы-

рой воды;

б) водогрейная часть: водогрейные котлы, насос рециркуляцион-

ный, сетевой насос, подпиточный насос, подогреватели горячего водо-

снабжени

я для летнего периода.

Все потоки конденсата поступают в деаэратор питательной воды.

В водогрейную часть котельной химочищенная вода поступает после

1-й ступени водоподготовки, вода для питания паровых котлов прохо-

дит через две ступени водоподготовки.

В летний период, когда водогрейные котлы не работают, нагрев во-

ды для горячего водоснабжения ведет

ся паром в пароводяных подогре-

вателях (ПГВ).

На рис. П.4.7 приведена схема пароводогрейной котельной, рабо-

тающей на двухтрубные открытые тепловые сети.

Схема отличается дополнительным включением баков- аккумуля-

торов (ЦБА) и отсутствием пароводяных подогревателей горячего водо-

снабжени

я для летнего режима. Отсутствие подогревателей в летний

период обусловлено тем, что при нагрузке горячего водоснабжения

в летний период, близкой к минимально допустимой теплопроизводи-

тельности водогрейного котла, используется водогрейный котел.

4.5. Расчет принципиальной тепловой схемы котельной

Расчет тепловой схемы котельной производится с целью определе-

ния расхода пара и воды для отдельных узлов (элементов) при харак-

терных режимах работы котельной и составления общего материально-