Выбор основного оборудования и расчет технологических показателей котельной

Состав основного оборудования (водогрейные и паровые котлы), его установленная мощность, выбираются исходя из расчетных тепловых нагрузок в паре и горячей воде, предлагаемой схемы теплоснабжения при условии, что установленная мощность котельной не превышает 30 Мвт, а коэффициент запаса по основному оборудованию кз = 1,1−1,3.

Расчетная производительность (мощность) котельной определяется по формуле:

Qкот.р = (Qo.р. + Qв.р. + Qгвс.р. + Qт.р. + Qсн),.

где: Qo.р., Qв.р., Qгвс.р., Qт.р., Qсн — расчетные расходы тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды, Гкал/час; Qсн — расход тепла на собственные нужды котельной (принимаем 3%), Гкал/час.

Qкот.р. = (7,21+4,34+0,14+3,27)/(1 — 0,03) = 15,42 Гкал/час = 15,42•1,163 = 17,94 МВт.

По полученным значениям выбираем котлоагрегаты со следующими техническими характеристиками (таблица 5).

Таблица 5 — Характеристики котлоагрегатов.

Установленная мощность (производительность) котельной определяется как сумма максимальных значений производительности установленных котлоагрегатов:

Qуст = Qвк + Dпар•(hп — hпв)•10−3,.

где: Qвк — максимальная производительность водогрейных котлов, Гкал/час; Dпар — максимальная производительность паровых котлов, т/ч.

Qуст =0,086•2 + 4•3 + 1•10•(665,6−104,1)•10−3 = 17,79 Гкал/час = 17,79•1,163 = 20,69 МВт.

Из них:

Qуств.к. = 0,086•2 + 4•3 = 12,17 Гкал/час = 12,17•1,163 = 14,16 МВт.

Qустп.к. =1•10•(665,6−104,1)•10−3 = 5,62 Гкал/час = 5,62•1,163 = 6,53 МВт.

Годовой отпуск тепла котельной складывается из годовой потребности предприятия и возможного отпуска тепла на сторону с учетом потерь. Возможный отпуск тепла на сторону рассчитывается при одно — и двухсменном режиме работы предприятия. Так как по заданию на предприятии трехсменный режим работы, то годовой отпуск тепла будет равен годовой потребности предприятия:

Qотп = Qпр = 44 758,80 Гкал/год.

Из них:

Qотп.вк = Qпр. вк = (14 954,64+7999,02+826,54)/(1−0,03) = 24 515,67 Гкал/год.

в т.ч.

Qотп.вк.от. = Qпр.вк.от. =14 954,64/(1−0,03) = 15 417,15 Гкал/год.

Qотп.вк.вент. = Qпр.вк.вент. = 7999,02/(1−0,03) = 8246,41 Гкал/год.

Qотп.вк.гвс. = Qпр.вк.гвс. = 826,54/(1−0,03) = 852,11 Гкал/год.

Qотп.пк = Qпр. пк = 19 635,84/(1−0,03) = 20 243,13 Гкал/год Годовая выработка тепла котельной рассчитывается:

Qвыр = Qотп/(1 — kсн),.

где kсн — коэффициент, учитывающий собственные нужды котельной.

Qвыр =44 758,80/(1−0,03) = 46 143,09 Гкал/год.

Из них:

Qвыр.вк. = 24 515,67/(1−0,03) = 25 273,89 Гкал/год.

в т.ч.

Qвыр.вк. от. = 15 417,15/(1−0,03) = 15 893,97 Гкал/год.

Qвыр.вк.вент = 8246,41/(1−0,03) = 8501,45 Гкал/год.

Qвыр.вк.гвс = 852,11/(1−0,03) = 878,47 Гкал/год.

Qвыр.пк. =20 243,13/(1−0,03) = 20 869,20 Гкал/год.

Годовое число часов использования установленной мощности:

hу = Qвыр/ Qуст.

hу = 46 143,09/17,79 = 2594,2 ч/год.

Доля технологической нагрузки составляет:

п.к. = Qустп.к./ Qуст = 6,53/20,69 = 0,31 = 31%.

Годовой расход топлива котельной:

— условного:

Ву.т. = Qвыр•bвырср.вз.•10−3, т у.т./год,.

— натурального:

Вн.т. = Ву.т.•(Qут/Qнр), тыс. м3/год, где: Qнр, Qут — низшая теплотворная способность соответственно натурального и условного топлива Qут = 7000 ккал/кг; bвырср.вз. — удельный расход условного топлива соответственно на выработку и отпуск единицы тепла, кг у.т./Гкал.

bвырср.вз. = 142,86•100/кбр, где: кбр — КПД котла при его средней нагрузке.

Так как в котельной установлено три типа котлов водогрейные: КСВ — 0,1, КВ — ГМ — 4 и паровой: ДКВР — 10−13, bвырср.вз. определим следующим образом:

bвырв.к. КВ — ГМ — 4 = 142,86•100/93,9 = 152,14 кг у.т./Гкал.

bвырв.к.КСВ — 0,1 = 142,86•100/91,0 = 156,99 кг.у.т./Гкал.

bвырп.к.ДКВР-10−13 = 142,86•100/91,8 = 155,62 кг.у.т./Гкал.

bвырср.вз.=152,14•(15 893,97+8501,451)+156,99•878,47+155,62•20 869,20/46 143,09==153,81 кг у.т./Гкал.

Удельный расход условного топлива на отпуск единицы тепла, кг у.т./Гкал.

bотпср. = 153,81/(1−0,03) = 158,57 кг у.т./Гкал.

Таким образом, годовой расход топлива на производство энергоносителей с учетом покрытия потерь в сетях и на собственные нужды котельной составит:

— условного:

Ву.т. = 46 143,09•153,81•10−3 = 7097,095 тут/год.

— натурального:

Вн.т. =7097,095•(7000/7900) = 6288,565 тыс. м3/год.

Установленная мощность токоприемников котельной определяется как сумма мощностей установленного силового электрооборудования и электроосвещения. Можно данный показатель определить по формуле:

Pуст= pуст•Qуст, где: pуст — удельный расход электрической мощности на собственные нужды котельной, кВт/МВт.

Принимаем pуст = 30 кВт/МВт.

Pуст=30•20,69 = 620,70 кВт.

Из них:

Pуств.к. =30•2•0,086 + 3•4•1,163 = 424,80 кВт.

Pустп.к. =30•1•10•(665,6−104,1)•10−3•1,163 = 195,90 кВт.

Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной:

Wс.н.кот = Pуст•kи•Tкот•кэкст.исп.,.

где: kи — коэффициент использования установленной электрической мощности; кэкст. исп — коэффициент экстенсивного использования, принимаем 0,5.

При Qуств.к. = 14,16 МВт принимаем kи = 0,7, при Qустп.к. = 6,53 МВт принимаем kи = 0,5 МВт.

Tкот — число часов работы котельной в год.

Wс.н.кот = 424,80•0,7•200•24•0,5+195,90•0,5•6000•0,5 = 1 007 514 кВт•ч/год.

Расчет удельного расхода электроэнергии на 1 отпущенную Гкал:

Wс.н.кот.уд. = Wс.н.кот/ Qотп = 1 007 514/44 758,80 = 22,5 кВт•ч/год.

Годовой расход воды котельной рассчитывается:

Gв = Gт + Gгв + GБ, где: Gт — расход воды на технологические нужды котельной, тыс. м3, Gгв — расход воды на горячее водоснабжение при закрытой системе теплоснабжения, тыс. м3, GБ — расход воды на бытовые нужды, тыс. м3.

Расчет представлен в форме таблицы 6.

Таблица 6 — Годовой расход воды котельной.

Средние значения удельных расходов воды для курсовой работы принимаются:

— подпитка тепловой сети: в отопительный период g13 — 3 м3/час;

в летний период g1л — 0,5•g13 = 1,5 м3/час;

• — восполнение потерь пара и конденсата g2 — 1,5−2 м3/час;
• — собственные нужды водоподготовки gсн — 25−30 м3/сут.;
• — подпитка оборотной системы водоснабжения g3 — 19 м3/сут.

То — продолжительность отопительного сезона = 200•24 = 4800 ч;

Zкот, Ткот — число дней и часов работы котельной в году Ткот=6000 ч.

Zкот=6000/24=250 дней.

Вывод: в данном разделе был проведен выбор основного оборудования котельной (были вобраны два типа водогрейных котлов КСВ — 0,1 и КВ — ГМ — 4 и паровой котел ДК — ВР — 10 — 13) и расчет технологических показателей котельной:

• — расчетная производительность котельной (17,94 МВт);
• — установленная мощность котельной (20,69 МВт);
• — годовой отпуск тепла котельной (44 758,80 Гкал/год);
• — годовая выработка тепла котельной (46 143,09 Гкал/год);
• — годовой расход топлива котельной (условного = 7097,095 т у.т./год, натурального = 6288,565 тыс. м3/год);
• — установленная мощность токоприемников (195,90 кВт);
• — годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной (1 007 514 кВт•ч/год);
• — годовой расход воды (59,24 тыс. м3).