Модернизация паровой котельной

 

Матеріальний  баланс деаератора

 

                   (1.15)

 

Підставимо  значення та знайдемо витрату додаткової води G_дв.

 

Ентальпія додаткової води після підігріву в ОПВ

 

h^’_дв= h_дв+G_рбп∙( h^’_рбп-h_зл)/ G_дв [кДж/кг].                          (1.16)

 

Тепловий баланс деаератора:

 

 .                                                               (1.17)

 

Підставимо значення та отримаємо  витрату пари на деаератор D_д.

 

Потужність  охолодника продувальної води

 

,                                  (1.18)

де h_то - ККД теплообмінника.

 

Потужність  котельні

 

                         (1.19)

 

Витрата умовного палива

 

В_у=Q_к/(Q^р_ну∙h_к) [кг/с],                                           (1.20)

де Q^р_ну – теплота згоряння умовного палива кДж/кг.

 

Витрата робочого палива

 

В_р=Q_к/(Q^р_н∙h_к) [м³/с],                                                (1.21)

де Q^р_н – теплота згоряння робочого палива, кДж/м³.

 

 

 

ККД котельні по відпуску теплоти

 

h^відп_к=[D₀∙( h_оп-h_жв)+ D₀ ∙р∙(h_кв-h_жв)]/ (Q^р_н ∙В_р).                     (1.22)

 

Річна витрата  палива

 

 [тис.м³/рік].                  (1.23)

 

^{Результати  розрахунків показників існуючої теплової схеми котельні в опалювальний та між опалювальний періоди та в середньоопалювальному режимі зведено в таблицю 1.1.}

 

^{Таблиця 1.1 – Результати розрахунку показників існуючої теплової схеми котельні}

Параметри	Позначення	Одиниця вимірювання	ОП	СОП	МОП
1	2	3	4	5	6
Ентальпія додаткової води		кДж/кг	42	63	84
Потужність  промислового споживача		кВт	2191	2181
Витрата конденсату, що повертається від промислового споживача		кг/с	0,33	0,33
Потужність  підігрівника води на ГВП	Qгвп	кВт	543	543	543
Витрата пари на підігрівник води на ГВП		кг/с	0,2	0,2
Витрата конденсату, що повертається від підігрівника води на ГВП	Gкгвп	кг/с	0,06	0,06
Потужність  підігрівника води на опалення	Qоп	кВт	1267	633,5	-
Витрата пари на підігрівник води на опалення	Dоп	кг/с	0,48	0,24	-
Витрата конденсату, що повертається від підігрівника води на опалення	Gкоп	кг/с	0,14	0,07	-
Частка живильної  води, що в РОУ перетворюється на пару	φ	-	0,8	0,8	0,8
Витрата охолодної  води на одиницю гострої пари РОУ	g	-	0,013	0,013	0,013
Витрата води на деаератор	Dд	кг/с	0,22	0,18	0,14
Витрата пари з  котельні	D0	кг/с	1,73	1,45	1,17
Витрата додаткової води	Gдв	кг/с	1,05	0,87	0,69
Витрата живильної  води	Gжв	кг/с	1,81	1,52	1,23
Витрата води на РБП	Gрбп	кг/с	0,043	0,036	0,029
Витрата пари з  РБП	Dрбп	кг/с	0,0006	0,0005	0,0004
Витрата конденсату з РОУ	Gкроу	кг/с	0,0003	0,00025	0,0002
Витрата води на РОУ	Gроу	кг/с	0,023	0,019	0,015

Продовження таблиці 1.1

1	2	3	4	5	6
Витрата пари на РОУ	Dроу	кг/с	1,71	1,44	1,16
Ентальпія води після підігріву в ОПВ	h’дв	кДж/кг	66	87	108
Потужність охолодника продувальної води	Qопв	кВт	24,5	20,6	16,6
Потужність  котельні	Qк	МВт	4,066	3,413	2,753
Витрата умовного палива	Ву	кг/с	0,16	0,13	0,11
Витрата робочого палива	Вр	м3/с	0,13	0,11	0,1
ККД котельні по відпуску теплоти		-	0,87	0,87	0,87
Річна витрата палива	Вріч	тис.м3/рік	3415

 

^{1.3 Перевірка устаткування котельні}

 

Подача вентилятора

 

Q_в=k∙В_р∙V⁰∙α_в∙(t_в+273)/273∙3600 [м³/год],                           (1.24)

де k – коефіцієнт запасу, що дорівнює 1,1;

V⁰ – теоретична кількість повітря, необхідна для згорання 1 м³ газу, м³/м³;

α_в – коефіцієнт надлишку повітря перед вентилятором;

t_в – температура повітря перед вентилятором, °С.

 

Робоча потужність електроприводу вентилятора

       

N_в=1,1∙ Q_в /3,6∙Н_в/h_в [кВт],                                        (1.25)

де Н_в – напір вентилятора ВД – 6. Н_в = 217 Па;

η_в – ККД вентилятора η_в = 0,67.

 

Подача димососа

 

Q_д=k∙В_р∙(V⁰_г+(α_д-1)∙V⁰)∙(t_д+273)/273∙3600 [м³/год],           (1.26)

де V_г⁰ – теоретичний об’єм продуктів згорання палива, м³/м³;

α_д – коефіцієнт надлишку повітря перед димососом;

t_д – температура димових газів перед димососом, °С.

 

Робоча потужність електроприводів димососів

 

N_д=1,1∙ Q_д /3,6∙Н_д/h_д [кВт],                                     (1.27)

де Н_д – напір димососа Д-10. Н_д = 950 Па;

η_д – ККД димососа η_д = 0,61.

 

 

 

Сумарна робоча електрична потужність тягодуттєвих установок

 

 [кВт].                                                (1.28)

 

Подача живильного насоса

 

V_жн=1,1∙G_жв∙3600/ρ_жв [м³/год],                                    (1.29)

де ρ_жв – густина живильної води, кг/м³.

 

Напір живильного насоса

 

 [МПа].                                          (1.30)

 

Робоча потужність електроприводу живильного насоса

 

N_жн= V_жн∙Н_жн/(3600∙h_н∙h_ем) [кВт],                             (1.31)

де η_н – ККД насоса ЦВ-5/140.

 

Подача насоса додаткової води

 

V_ндв=1,1∙G_дв∙3600/ρ_дв [м³/год].                           (1.32)

 

Робоча потужність електроприводу насоса додаткової води

 

N_ндв= V_ндв∙Н_ндв/(3600∙h_н∙h_ем) [кВт],                          (1.33)

де η_н – ККД насоса 1,5 К-8/19.

 

Подача мережного насоса для системи ГВП

 

V_гвп=1,1∙G_мв∙3600/ρ_мв [м³/год].                                    (1.34)

 

Робоча потужність електроприводу мережного насоса системи ГВП

 

N_гвп= V_гвп∙Н_гвп/(3600∙h_н∙h_ем) [кВт],                                (1.35)

де η_н – ККД насоса 2КМ 8/19.

 

Подача мережного насоса для системи опалення

 

V_оп=1,1∙G_мв∙3600/ρ_мв [м³/год].                                    (1.36)

 

Робоча потужність електроприводу мережного насоса для системи опалення

 

N_оп= V_оп∙Н_оп/(3600∙h_н∙h_ем) [кВт],                                (1.37)

де η_н – ККД насоса 4К-90-20.

Подача підживлювального насоса

 

V_пн=1,1∙2∙G_втр∙3600/ρ_жв [м³/год].                               (1.38)

 

Робоча потужність електроприводу мережного насоса для системи опалення

 

N_пн= V_пн∙Н_пн/(3600∙h_н∙h_ем) [кВт],                                (1.39)

де η_н – ККД насоса 2К-20-18.

 

Сумарна потужність електроприводів насосів

 

                                 (1.40)

 

Загальна потужність власних потреб

 

                                        (1.41)

де k – коефіцієнт запасу, що дорівнює 1,1.

 

Результати  розрахунків показників устаткування котельні в опалювальний і міжопалювальний періоди та в середньоопалювальному режимі наведені в     таблиці 1.2. Встановлене на котельні устаткування відповідає розрахованому, оскільки отримані показники не перевищують допустимі значення.

 

Таблиця 1.2 – Результати розрахунку показників устаткування котельні

Величини	Позначення	Розмірність	ОП	СОП	МОП
1	2	3	4	5	6
Подача вентиляторів	Qв	тис.м3/год	6,003	5,039	4,066
Потужність  електроприводів вентиляторів	Nв	кВт	2,78	2,34	1,89
Подача димососів	Qд	тис.м3/год	14,64	12,29	9,92
Потужність  електроприводів димососів	Nд	кВт	6,97	5,85	4,72
Загальна потужність тягодуттєвих установок	Nтд	кВт	48,76	40,93	33,02
Подача живильного насоса	Vжн	м3/год	7,46	6,26	5,05
Потужність  електропривода живильного насоса	Nжн	кВт	3,31	2,78	2,24
Подача насоса додаткової води	Vндв	м3/год	4,22	3,51	2,78
Потужність  електропривода насоса додаткової води	Nндв	кВт	0,56	0,47	0,38
Подача мережного насоса системи ГВП	Vгвп	м3/год	14,08	14,08	14,08
Потужність  електропривода мережного насоса системи ГВП	Nгвп	кВт	1,54	1,54	1,54
Подача мережного насоса системи опалення	Vоп	м3/год	67,1	33,55	-

 

Продовження таблиці 1.2

1	2	3	4	5	6
Потужність  електропривода мережного насоса системи опалення	Nоп	кВт	8,57	4,29	-
Подача підживлювального насоса	Vпн	м3/год	10,49	8,68	6,86
Потужність  електропривода підживлювального насоса	Nпн	кВт	1,14	0,94	0,74
Сумарна споживана  потужність насосів	Nн	кВт	15,13	10,01	4,9
Загальна потужність власних потреб	Nвп	кВт	70,27	56,04	41,71

 

1.4 Висновки по роботі парової котельні за існуючою тепловою схемою

 

Отже, недоліками теплової схеми  даної парової котельні є малий коефіцієнт корисної дії, велика витрата палива, висока температура відхідних газів, тому що котли Е 1/9 застарілі, працюють неефективно, їх ККД становить 88%. На котлах відсутні економайзери, температура відхідних газів, які викидаються в навколишнє середовище, становить 270 °С. Це пов’язано з великими втратами теплоти в навколишнє середовище [4].

Також на котельні працює атмосферний деаератор, з якого в навколишнє середовище викидається випар з високою температурою, тому додатково розроблено охолодник випару з деаератора.

 

2 ОБГРУНТУВАННЯ  І  БАГАТОВАРІАНТНИЙ АНАЛІЗ МОДЕРНІЗАЦІЇ ТЕПЛОВОЇ СХЕМИ ПАРОВОЇ КОТЕЛЬНІ

 

2.1 Техніко-економічне обґрунтування модернізації

 

Проведено аналіз роботи теплової схеми котельні лікарняного комплексу та зроблено висновки, що котельня працює не достатньо ефективно, неекономічно, з підвищеною витратою палива та значними втратами теплоти в навколишнє середовище, обладнання котельні застаріле та зношене. Котлоагрегати працюють більше тридцяти років, при номінальному навантаженні парових котлів типу Е 1/9 температура димових газів за котлом складає 270 ^°С. Потужності таких котлів не вистачає для забезпечення потреб споживачів. Тому потрібно провести модернізацію теплової схеми котельні, суть якої полягає в заміні котлів Е 1/9 на котли більшої потужності [5].