В статье показан пример расчета принципиальной тепловой схемы водогрейной котельной с помощью модели котельной в симуляторе DWSIM. В схему котельной входят:
- два водогрейных котла Baxi,
- один водонагреватель,
- 2 циркуляционных насоса системы отопления,
- теплообменник системы горячего водоснабжения,
- арматура, КИП.
Цель работы: Составить компьютерную модель в симуляторе DWSIM для расчета тепловой схемы котельной.
Описание тепловой схемы водогрейной котельной
Оборудование
Основным оборудованием котельной являются 2 водогрейных котла Baxi. Каждый котел подбирается в соответствии с расчетной тепловой нагрузкой и способен обеспечить качественное теплоснабжение потребителей. Котел 1 и котел 2 резервируют друг друга.
Вода поступает в котел с температурой 80 °С. Циркуляцию воды через котел обеспечивает циркуляционный насос, входящий в конструкцию котла.
Как работает котел
Природный газ через клапан YA1 поступает к горелкам. В результате сжигания топлива, выделяется тепло, и вода, в змеевиках водогрейного котла, подогревается до температуры 110°С. Продукты сгорания природного газа отводятся через дымовую трубу в атмосферу.
Система отопления
Нагретая до 110°С вода поступает в водоподогреватель, передает тепло воде системы отопления и охлаждается до 80°С. С другой стороны водоподогревателя, вода системы отопления, нагретая до температуры 95°С, поступает на приём насосов системы отопления К2-1, К2-2 и системы горячего водоснабжения (ГВС) К3.
Прямая сетевая вода с насосов К2-1, К2-2 с температурой 95°С поступает в систему отопления. Отдав тепло потребителям, обратная сетевая вода с температурой 70°С возвращается в котельную, где смешивается с обратной водой из теплообменника системы ГВС и подпиточной водой. Далее потоки воды поступают в водоподогреватель для последующего подогрева.
Система горячего водоснабжения и подпитка
Насосом К3 прямая сетевая вода с температурой 95°С подается в теплообменник ГВС. В этом теплообменнике происходит подогрев водопроводной воды с температуры 5°С до 65°С. Нагретая в теплообменнике ГВС вода подается на водоразбор потребителю в краны горячего водоснабжения и циркуляцию через полотенцесушители. Сетевая вода после теплообменника ГВС возвращается в точку смешения с температурой 70°С.
Для компенсации утечек сетевой воды, организована подпитка химически очищенной водой в установке химводопоготовки ХВП.
Порядок выполнения работы
Исходные данные (N-номер варианта)
- Тепловая нагрузка системы отопления Qот = 250+10*N кВт
- Расход воды на горячее водоснабжение Gгвс = 4+0,1*N кг/с.
- Все остальные параметры как в примере.
Запустите DWSIM, выберите File->New Chemical Process Model; В окне конфигурации выберите компонент Water; Добавьте пакет расчета свойств веществ Steam Tables (IAPWS-IF97); Настройте систему измерений. Как это сделать читайте в статье.
Схема присоединения тепловой нагрузки отопления
Компонуется схема присоединения тепловой нагрузки отопления. Введите исходные данные в поля, выделенные красным:
- падение давления в системе отопления
- тепловая нагрузка системы отопления.
Введите температуру и давление прямой сетевой воды на рисунке ниже. Начальное значение расхода можно оставить по умолчанию.
Введите параметры насоса
При помощи блока контроллер определяется расход сетевой воды, при котором температура после системы отопления достигнет 70°С
Затем блок контроллер можно удалить
Схема присоединения тепловой нагрузки горячего водоснабжения
Компонуется схема присоединения тепловой нагрузки горячего водоснабжения
При помощи блока контроллер определяется расход сетевой воды при котором температура воды после теплообменника ГВС достигнет 70°С
Затем блок контроллер можно удалить
Точки разветвления и смешения, водоподогреватель
Добавить компоненты смеситель и разветвитель потоков и внести параметры.
Важно. В разветвитель потоков SPL-1 ввести вычисленные ранее значения расходов сетевой воды на систему отопления и систему горячего водоснабжения.
Добавить в схему теплообменник водоподогреватель и клапан. Если в схеме присутствует замкнутый контур, то следует применять логический блок рециркуляции материального потока.
Введите метод расчета и сопротивление водоподогревателя.
Вычислить расход воды в подогреватель, чтобы температура на выходе из подогревателя составила 80°С. Это можно сделать вручную или с помощью блока контроллер.
Модель водогрейного котла
Добавить в схему блок рециркуляции, клапан и модель котла.
Как составить модель водогрейного котла в симуляторе DWSIM читайте в статье.
Вычислить расход теплоносителя циркулирующего через котел.
Оптимизация работы тепловой схемы
Вычислить оптимальные соотношения расходов топлива и воздуха на котел таким образом чтобы:
- Температура уходящих газов составила 120-130°С
- Процентное содержание кислорода в уходящих газах составило 3%.
Заключение
Разработанная модель тепловой схемы котельной с двумя котлами Baxi позволяет:
- выполнить расчет тепловой схемы,
- определить расходы и параметры теплоносителей,
- рассчитать расход топлива
- определить оптимальное соотношение топлива и воздуха для достижения максимальных КПД.
