Расчет экономической эффективности установки экономайзера на котельной хлебозавода (стр. 1 из 3)
1. Исходные данные для расчета
1. Пар для технологических нужд производства имеет давление 1,4 МПа, степень сухости Х= 0,99; его расход Dт=8,6 кг/с;
2. Расход тепла на подогрев сетевой воды Qс=7,1*10³ кДж/с, энтальпия горячей сетевой воды Iгор=394 кДж/кг; энтальпия обратной воды, поступающей из сети Iобр=293 кДж/кг;
3. В котельную возвращается конденсат от технологических потребителей в количестве μ=0,7 от Dт с температурой tк=75°С;
4. Расход пара на собственные нужды и потери внутри котельной составляют dпот=3,1% от расхода пара на технологические нужды и подогрев сетевой воды (Dт+Dс)=D1;
5. Величина непрерывной продувки Рпр= 3,5 % от суммарной паропроизводительности котельной D∑;
6. Степень сухости в расширителе непрерывной продувки Хр=0,98;
7. Потери воды в теплосети ∆Gc составляют 1,5 % от расхода сетевой воды Gc;
8. Температура сырой воды, поступающей в котельную, tсв=6°С;
9. Температура воды перед экономайзером 104 °С;
10. Температура газов перед экономайзером υ¹ух=280°С;
11. Температура газов за экономайзером υ¹¹ух=150°С;
12. Коэффициент избытка воздуха за экономайзером Lэ=1,25;
13. Коэффициент теплоотдачи в экономайзере К=0,0220 кВт/м²*к;
14. Величина присоса воздуха в газоходе экономайзера ∆Lэ=0,1
15. Топливо Газ (Ставрополь): цена за 1 м³=30 руб; плотность S=0,764 кг/м³; низшая теплота сгорания Qсн =36090 кДж/м³
2. Расчет принципиальной тепловой схемы
Расход пара Dс на подогрев сетевой воды в пароводяных подогревателях определяем из уравнения:
Qс=Dc*(iроу-Iкп) кДж/кг(1)
Откуда:
кг/с(2)Из схемы видно, что пар, выходящий из редукционно- охладительной установки (РОУ), имеет параметры: Рроу = 1,2*105 Па = 0,12 МПа и tроу 104°С. Принимая пар за редукционно- охладительной установкой сухим насыщенным, по величине давления Рроу находим значение энтальпии пара: Iроу = 2683 кДж/кг
По величине температуры конденсата на выходе из сетевых подогревателей tкп = 98°С, находим энтальпию конденсата = 4,19*98 = 410 кДж/кг.
Тогда искомый расход пара:
Расход пара на технологические нужды и подогрев сетевой воды составит D1 = Dт + Dс = 8,6+3,12 = 11,72 кг/с.
Расход пара на деаэрацию питательной воды Dд и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой D п.св. приблизительно составляет 5-15 % от D1.
В данном примере расход пара на вышеуказанные нужды примем равным 10% от D1c последующим уточнением. Тогда
Dд + Dпсв = 0.1 * D1 = 0.1 * 11.72 = 1.17 кг/с
Расход острого пара, поступающего в РОУ, равен:
Dроу = Dс + Dд + Dпсв = 3,12 + 1,17 = 4,29 кг/с
Суммарное количество пара D∑, которое должны выработать котельные агрегаты, равно:
D = Dт + Dс + Dпсв + Dд +
D кг/с(3)D∑ = 11,72+0,1*11,72+0,03*11,72 = 4,29 кг/с
2.1 Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ)
Составим схему РОУ с указанием всех параметров
D1роу =4,29 кг/сек
Р=1,37 МПаIх=2748 кДж/кг
Dроу = ?
Рроу = 0,12 МПа Gроу = ?
Iроу = 2683 кДж/кг Iохл = 436 кДж/кг
Рис.1. Схема редукционно-охладительной установки.
Требуется определить количество редукционного пара Dроу с параметрами:
Рроу = 0,12МПа, tроу = 104 0С и iроу = кДж/кг
Для этого из уравнения определяем расход охлаждающей воды Gроу, подаваемой в РОУ.
= кг/с(4)где энтальпия влажного пара, вырабатываемого котлоагрегатом.
Ix = i11-(1-x)r = 2788-(1-0.98)*1962 = 2788-19,6 = 2748 кДж/кг
Энтальпия охлаждающей воды, подаваемой в РОУ из деаэратора при tmв = 104 °С
iохл = 4,19*104 = 436 кДж/кг
Количество редукционного пара, определяемого из уравнения
(5) 
= 4,29+0,12 = 4,41 кг/с.2.2 Расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки
Изобразим схему расширителя непрерывной продувки с указанием на ней всех известных параметров
(6)Gпр = 3,5/100*13,24 = 0,46 кг/с
Dp=?Gпр=0,46 кг/с
Хр=0,98Р=1,37 МПа
iхр=2638 кДж/кгiпр=825 кДж/кг
G¹пр= Gпр-Dp
Рроу=0,12 МПа
iр=436 кДж/кг
Рис.2. Схема расширителя непрерывной продувки.
Определяем количество вторичного пара образующегося в расширителе:
(7)Dр= 0,46*(825-436)/2638-436=0,08 кг/с
Энтальпию продувочной воды iпр, равную энтальпии кипящей воды в барабане котла при давлении Р=13,7*10 Па, находим по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара. Она равна iпр=825 кДж/кг.
Энтальпия выходящей из расширителя воды при Рроу=0,12 МПа составляет iр=436 кДж/кг
Энтальпия влажного пара в расширителе:
iхр=i¹¹-(1-Хр)r=2688-(1-0,98)*2244=2638 кДж/кг
Величина энтальпии насыщенного пара i¹¹ и теплота парообразования r определяется из таблиц по давлению
Рроу=0,12 МПа.
Количество продувочной воды, вливаемой в продувочный колодец:
G¹пр=Gпр-Dр(8)
G¹пр=0,46-0,08=0,38 кг/с.
2.3 Расчет расходов химически очищенной и сырой воды
Для расчета подогревателей воды необходимо знать количество воды поступающей в деаэратор из водоподогревательной установки (ВПУ) определяются как сумма следующих потерь воды и пара:
Потери конденсата технологическими потребителями
∆Gт=(1-μ)Dт(9)
∆Gт=(1-0,7)*8,6=2,58 кг/с
где μ – возвращаемая доля конденсата.
Потери продувочной воды
G¹пр=0,28 кг/с
потери пара внутри котельной.
(10)∆Gпот= 3,1/100*11,72=0,36 кг/с
Потери воды в теплосети
(11)∆Gc=0,015*70,4=1,06 кг/с,
где расход сетевой воды:
(12)Gc=7,1*10³/399-293=70,4 кг/с
Потерями выпора из деаэратора из-за сложности их определения на данном этапе расчета и относительно малой величины пренебрегаем.
Тогда общее количество химически очищенной воды, поступающей в деаэратор, равно:
Gхво=∆G+G¹пр+∆ Gпот+=∆Gс(13)
Gхво=2,58+0,38+0,36+1,06=4,38 кг/с
Количество сырой воды, поступающей в водоподогревательную установку из водопровода с учетом затрат воды в самой химводоочистке на взрыхление, регенерацию и отмывку фильтров, принимаем равным: Gсв=1,15*Gхво=4,368*1,15=5,03 кг/с
Расчет пароводяного подогревателя сырой воды
Изобразим схему пароводяного подогревателя сырой воды с указанием на ней всех известных параметров
Dпсв=?
Iроу=2683 кДж/кг
t¹¹св=25°СGсв=5,03 кг/сек
tсв=6°С
iкп=436 кДж/кг
Определяем расход пара на подогрев сырой воды в теплообменнике до 25°С по формуле:
(14)Где Gсв=5,03 кг/с - расход сырой воды;
tсв=6°С - температура сырой на входе в подогреватель;
t¹¹св=25°С - температура сырой на выходе из подогревателя;
iроу=2683 кДж/кг - энтальпия пара после РОУ;
iкп=436 кДж/кг - энтальпия конденсата при давлении греющего пара
Рроу=0,12 МПа
ηп=1 - коэффициент, учитывающий потери тепла подогревателем в окружающую среду.
Тогда искомый расход пара
Dпсв=5,03*4,19(25-6)/2683-436=0,17 кг/с
Расчет конденсатного бака.
В конденсатный бак поступает конденсатор технологических потребителей и из пароводяного подогревателя сырой воды (рис.4)
0,7 Dт1 tк=70°СDпсв=0,12 кг/сек tкл=98°С
Gсм=?
tсм=?
Суммарное количество конденсата:
Gсм= μ *Dт+ Dпсв(15)
Gсм=0,7*8,6+0,12=6,19 кг/с
Температура смеси tсм конденсата определяется из уравнения:
(16)tсм=0,7*8,6*75+0,17*98/6,19=75,6°С
Расчет охладителя выпара.
Из схемы видно, что вода из конденсаторного бака поступает в пароводяной теплообменник – охладитель выпара (рис.5). В этом аппарате выпар, поступающий из деаэратора с давлением Рвып = 0,12 МПа, конденсируется при температуре tкп=102°С. Конденсат выпара сбрасывается в дренаж, а газы уходят в атмосферу (обозначено флажком).
Dвып=0,03 кг/сек iвып=2683 кДж/кг
Gсм=6,19 кг/сек
tсм=75,6°Сt¹см=?
iкл=427 кДж/кг
Для расчета охладителя выпара необходимо знать количество выпара, поступающего в него из деаэратора. По данным ЦКТИ, при деаэрации одной тонны воды выделяется от 2 до 5 кг пара. Примем в данном примере величину выпара 3 кг на тонну воды. Для определения полной величины выпара, необходимо знать количество деаэрированой воды Gд, выходящей из деаэратора. Оно равно суммарному количеству воды и пара, поступающих в деаэратор (рис.6.).
Gд=Dс+Dд+Dр+Gхво+Gсм(17)
Неизвестный в этом уравнении расход пара на деаэрацию питательной воды Dд может быть приближенно найден по величине принятой в начале расчета суммы Dд+Dпсв=1,17 кг/с путем вычитания из нее расхода пара на подогрев сырой воды Dпсв=0,17кг/с
Тогда Dд=1,17-0,17=1 кг/с
Gд=3,12+1+0,08+4,38+6,19=14,77 кг/с
Количество выпара, поступающего в теплообменник:
Dвып=0,003* Gд=0,003*14,77=0,05 кг/с
Температура смеси конденсатов t¹см на выходе из охладителя выпара находим по формуле:
Где iвып=2683 кДж/кг – энтальпия выпара на выходе из деаэратора при
Рвып= 0,12 МПа;
Iкп=436 кДж/кг - энтальпия конденсата выпара при том же давлении;
tсм=75,6 - температура смеси конденсатов на входе в охладитель;