Проект автономной системы теплоснабжения мясокомбината

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Проект автономной системы теплоснабжения мясокомбината

Введение

Предприятия молочной промышленности относятся к энергоёмким производствам. Это обусловлено тем, что при переработке животноводческого сырья и консервировании продукции на молочных комбинатах широко применяются разнообразные тепловые процессы. К ним относятся пастеризация и стерилизация молочных консервов, сушка молочных продуктов. Кроме того, значительное количество теплоты расходуется на нужды горячего водоснабжения, отопления, вентиляции производственных и вспомогательных цехов, административно - бытовых зданий и сооружений.

В связи с опережающим повышением цен на топливно - энергетические ресурсы возрастает доля стоимости затрат теплоты в структуре себестоимости производимой на предприятиях отрасли продукции.

В связи с этой проблемой надежного и экономического обеспечения предприятий теплоносителями требуемых параметров, гарантирующими производство качественной продукции, представляет важную задачу. Актуальность данной проблемы определяется также ограниченностью не возобновляемых энергоресурсов, необходимость проведения энергосберегающей политики и снижения уровня техногенной нагрузки систем энергосбережения на окружающую среду.

1. Характеристика систем теплоснабжения

Системы теплоснабжения предприятий должны обеспечивать выработку и бесперебойную подачу в цеха теплоносителей заданных параметров, гарантирующих получение продукции высокого качества. Состояние теплоносителей определяется их давлением, температурой, энтальпией, степенью сухости и другими параметрами.

В качестве теплоносителей на предприятиях отрасли применяется, главным образом, влажный насыщенный пар давлением до 1,4МПа и степенью сухости до 0,97, а так же горячая вода.

Системы теплоснабжения, в зависимости от источников теплоты, делятся на автономные, централизованные и комбинированные.

Наиболее широкое распространение в отрасли (около 90%) получили автономные системы теплоснабжения на базе собственных котельных. Обусловлено это прежде всего отсутствием централизованных источников теплоты в местах расположения предприятий. К преимуществам автономных систем теплоснабжения относятся также возможности получения пара с необходимой степенью чистоты. Они, кроме того, обеспечивают "пиковые" потребности в поре и горячей воде за счет наличия надежного резерва теплогенерирующих мощностей, что не всегда возможно при централизованном теплоснабжении из-за жестких договорных ограничений и экономических санкций за их несоблюдение. Вместе с тем, автономному теплоснабжению присуще и недостатки, к которым относятся более высокие удельные расходы топлива на выработку пара, а также эксплуатационные затраты на обслуживание теплового хозяйства.

В качестве теплогенераторов наиболее широко применяются двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы с естественной циркуляцией воды типа ДЕ или КЕ, в которых вырабатывается влажный насыщенный пар давлением до 1,4 МПа. На предприятиях малой мощности применяются котлы серии Е-1/9 производительностью 1 т в час при давлении пара 0,9 МПа. Вырабатываемый в котлах пар направляется к потребителям: на технологические нужды, в системы отопления и горячего водоснабжения, сторонним предприятиям, на собственные нужды котельной.

Для транспортировки теплоносителей (пара, горячей воды, конденсата) к потребителям предназначены теплопроводы. Для получения пара требуемых технологических параметров на теплопроводах при необходимости устанавливаются редукционные устройства, предназначенные для дросселирования влажного насыщенного пара и снижении его давления и температура.

Теплопотребляющие технологические аппараты делятся на ракуперативные и контактные. В ракуперативных аппаратах используется "глухой" пар, который отдаёт теплоту нагреваемой среде через разделяющую стенку. Это позволяет использовать образующийся конденсат для подпитки котлов. В контактных аппаратах используется "острый" пар, который в процессе теплообмена непосредственно соприкасается с нагреваемой средой.

В связи с потерей конденсата "острого" пара и необходимостью его компенсации предусматривается система химической обработки питательной воды, включающая натрий-катионитовые фильтры. Для обеспечения необходимого умягчения воды проводится двухступенчатое натрий-катионирование. Кроме того, для удаления из питательной воды растворенных газов в тепловой схеме котельной предусматривается установка деаэраторов. Умягченная и деаэрированная питательная вода попадает в экономайзеры, которыми оснащаются все котлоагрегаты, кроме Е-1/9. Основное оборудование систем горячего водоснабжения и отопления устанавливается непосредственно в котельной или в отдельном центральном теплопункте. Система горячего водоснабжения предприятий является открытой. Температура горячей воды, получаемой в пароводяных кожухотрубных подогревателях, составляет 65-70^оС. при использовании горячей воды, в зависимости от условий производства, она может в цехах разбавляться холодной водой до требуемой температуры или же догревается паром или пароконденсатной смесью до 80-95^оС. В системах отопления предприятий применяют перегретую воду температурой до 150^оС, получаемую в пароводяных подогревателях. Температура обратной воды при этом составляет от 55 до 75^оС. Для отопления технологических цехов наряду с горячей водой применяется также горячий воздух, получаемый в калориферах. В ряде случаев предприятия снабжаются теплом от централизованных источников, которыми являются ТЭЦ, а также групповые промышленные котельные. В этом случае предприятия получают тепло в виде пара давлением до 0,7 МПа, а также перегретую воду от ТЭЦ температурой до 130^оС. Конденсат и охлажденная вода возвращаются на ТЭЦ. Преимущество ТЭЦ и групповых котельных заключается в том, что они по сравнению с котельными малой мощности имеют более высокий КПД котлов и значительно меньшие эксплуатационные расходы. Благодаря этому достигается существенная экономия топлива, а себестоимость вырабатываемого тепла значительно ниже. Однако возможности применения их в качестве источников теплоты ограничены. На предприятиях отрасли нашло применение также комбинированное теплоснабжение, при котором технологические теплопотребители получают пар от собственной котельной, а для нужд горячего водоснабжения и отопления применяется перегретая вода от ТЭЦ. Подогрев воды при этом осуществляется в водяных теплообменниках.

2. Обоснование и определение параметров теплоносителей

Параметры вырабатываемого в паровых котлах пара определяются их техническими характеристиками и рациональными условиями их эксплуатации. Для обеспечения высокой экономичности котлов давление вырабатываемого пара принимаем 10 ата = 1 МПа при степени сухости 0,95.

Точка А: распределительный паровой коллектор в котельной.

По табл (6) Р = 0,9 МПа

h?= 742,6 кДж/кг (кип. воды)

r = 2030,4 кДж/кг ( теплота парообразования)

hx= h?+ r? x = 742,6+2030,4?0,95 = 2671,48 кДж/кг (влажный насыщенный пар)

t = 175,36?C

Точка Б: подающие паропроводы в водоподогреватели

Пар с постоянной энтальпией после редуцирования до 7 ата используется в качестве теплоносителя в пароводяных подогревателях систем отопления и горячего водоснабжения

Р = 700 кПа = 0,7 МПа

t = 164,96?C

h?= 697,1 кДж/кг

r = 2065,9 кДж/кг

hx = h?+ r? x

x = ( hx - h?)/r = (2671,48- 697,1)/2065,9 = 0,96

Точка В: паропровод на входе в производственный корпус

При транспортировке пара от котельной до теплового пункта (узла) производственного корпуса происходит снижение давления из-за гидравлического сопротивления паропровода и энтальпии из-за тепловых потерь (процесс АВ). Значения давления и энтальпии пара в точке В определяются в зависимости от расстояния от котельной до теплопункта. При этом потери давления принимаются равными 10 кПа на каждые 100 м паропровода. Потери энтальпии пара принимаются равными 1,5% на 100 м паропровода l =250 м

Потеря давления принять равными 8…10 кПа на 100 м паропровода

100 м - 10 кПа

250м - х кПа х = 25 кПа (потери давления на 100м)

Р= 900 - 25 = 875 кПа=0,88МПа

t = 175,4?C

r = 2050,1 кДж/кг

h? = 742,9 кДж/кг

Точка Г: паропровод в тепловом узле чехов

В связи со спецификой переработки животноводческого сырья применение влажного насыщенного пара с соответствующей данному давлению температурой не допускается. Поэтому необходимо предусмотреть возможность снижения давления и соответственно температуры пара перед подачей в технологические аппараты посредством применения редукционных устройств, в которых происходит дросселирование пара (процесс ВГ). h_хВ = h_хГ

Убойный цех Г1

Р = 3 ата = 0,3 МПа

h_x = 2564,62 кДж/кг

t = 133,6С

h? = 561,4 кДж/кг

r = 2163,6 кДж/кг

б г п = 0,4 ( глухой пар)

х п п = 0,2 (пролетный пар)

x =( hx - h?)/r = (2564,62- 561,4)/2163,4 = 0,93

Колбасный цех Г2

Р = 4 ата =0,4 МПа

h_x = 2564,62 кДж/кг

t = 143,6 ^oС

h? = 604,7 кДж/кг

r = 2134,3 кДж/кг

б г п = 0,30 ( глухой пар)

х п п = 0,15 (пролетный пар)

x =( hx - h?)/r = (2564,62 - 604,7)/2134,3 = 0,92

Жировой цех Г3

Р = 3,3 ата = 0,33 МПа

h_x = 2564,62 кДж/кг

t = 143,6^оC

h? = 604,7 кДж/кг

r = 2134,3 кДж/кг

б г п = 0,7 (глухой пар)

х п п = 0,15 (пролетный пар)

x =( hx - h?)/r =(2564,62 -604,7)/2134,3 = 0,93

Сухие животные корма (техфабрикаты) Г4

Р = 4,5 ата = 0,45 МПа

h_x = 2564,62 кДж/кг

t = 151,8^оС

h? = 640,1 кДж/кг

r = 2108,9 кДж/кг

б г п = 0,60 ( глухой пар)

х п п = 0,15 (пролетный пар)

x = ( hx - h?)/r = (2564,62 - 640,1)/ 2108,9 = 0,91

Консервный цех Г5

Р = 5,5 ата = 0,55 МПа

h_x = 2564,62 кДж/кг

t = 151,8^oС

h? = 640,1 кДж/кг

r = 2108,9 кДж/кг

б г п = 0,70 (глухой пар)

х п п = 0,15 (пролетный пар)

x = ( hx - h?)/r = (2564,62 - 640,1)/2108,9 = 0,91

Точка Д: конденсатопровод в тепловом узле цехов

Падение давления в аппаратах (процесс ГД) составляет 7%. Энтальпия пароконденсатной смеси в точке Д определяется при давлении Р_Д по формуле

hп к с = h? + r? xп п , кДж/кг

h _{п к с} - энтальпия пароконденсатной смеси, h? - энтальпия кипящей воды, r - теплота парообразования, кДж/кг

Убойный цех Д1

P = 0,3 ? 0.93 = 0,279 МПа

t = 133,6⁰C

h?= 561,4 кДж/кг

r = 2163,6 кДж/кг

x_{n n} = 0,2

hп к с = h? + r?xп п = 561,4 +2163,6? 0,2 = 994,12кДж/кг

Колбасный цех Д2

P = 0,4 ? 0,93 = 0,372 МПа

t = 143,6⁰C

h?= 604,7 кДж/кг

r = 2134,3 кДж/кг

x_{n n} = 0,12

hп к с = h? + r? xп п = 604,7 + 2134,3 ? 0,12 = 860,8 кДж/кг

Жировой цех Д3

P = 0,3 ? 0.93 = 0,279 МПа

t = 133,6⁰C

h?= 561,4 кДж/кг

r = 2163,6 кДж/кг

x_{n n} = 0,15

hп к с = h? + r?xп п = 561,4 +2163,6? 0,15 = 885,9 кДж/кг

Сухие животные корма (техфабрикаты) Д4

P =0,5 ? 0,93= 0,465 МПа

t = 151,8⁰C

h?= 640,4 кДж/кг

r = 2108,9 кДж/кг

x_{n n} = 0,12

hп к с = h? + r? xп п = 640,4 + 2108,9 ? 0,12 = 893,4 кДж/кг

Консервный цех Д5

Р = 0,55 ? 0,93 = 0,5115 МПа

t = 158,8⁰C

h?= 670,4 кДж/кг

r = 2085,6 кДж/кг

x_{n n} = 0,15

hп к с = h? + r? xп п = 670,4 + 2085,6 ? 0.15 = 983,24 кДж/кг

Точка Е: конденсатопровод после утилизационного теплообменника

Для повышения экономичности системы сбора конденсата пароконденсатную смесь целесообразно использовать в качестве греющего теплоносителя в утилизационном теплообменнике, предназначенном для подогрева воды, используемой для шпарки туш и шерстных субпродуктов и в других технологических процессах, до температуры 85…95?C. При этом происходит полная конденсация пароконденсатной смеси с последующим переохлаждением конденсата до температуры 76⁰С (точка Е). Энтальпия конденсата определяется по формуле

hx = св?tк кДж/кг

С_в - теплоемкость конденсата, кДж/кг

Р в точке Е равно 90% от минимальной величины давления точках Д.

Р = 0,9 ? 270кПа = 243кПа

С_в= 4,19 кДж/кг

tк = 80?C

t = 133,6^оС

hк = 4,19 ? 80 = 336 кДж/кг

степень переохлаждения ?t = tн - tк = 133,6 - 80 = 53,6?C

Точка Ж: конденсатопровод после водоподогревателей системы отопления

Температуру конденсата после водоподогревателя принять на 30…45?C выше температуры обратной воды отопления, принимаем на 35⁰С

Продолжительность периода отопления 182 сут. (г. Элиста)

Средняя t наружного воздуха за отопительный период - (-3,2)?C

Расчетная t наружного воздуха при проектировании отопления (-25)?C

вентиляции (-13)?C

tп =105?C

tо = 54?C

tк = 54 +40 = 94?C (после водоподогревателя)

hк = 4,19 ? 94 = 393,86 кДж/кг

?t= tн - tк = 165 - 94 = 71?C

Р = 0,7 ? 0,95 = 0,665 МПа (потери 5% от Р в точке Б)

t = 165^оС

Точка З: конденсатопровод после водоподогревателей системы горячего водоснабжения

Температура конденсата после водоподогревателей системы горячего водоснабжения принимается на 25?C выше температуры горячей воды (70?C). Потери давления в водоподогревателях 10%.

tк = 70 + 25 = 95?C

hx = св ?tк = 4,19 ? 95 = 398,05 кДж/кг

Р= 0,7 ? 0,9 = 0,63 МПа

t =165^оС

?t = 165 - 95 = 70^оС

Точка И: конденсатопровод от сторонних теплопотребителей

Давление возвращаемого от сторонних потребителей конденсата принимается равным 2 ата (расчет ведется аналогично точке Е)

tк = 76?C (из задания)

Р = 3 ата = 0,3 МПа

t = 133,6^оС

hк = 4,19 ? 80 = 318,44 кДж/кг

?t = 133,6- 80 = 53,6^оС

Форма 1 Параметры теплоносителей в реперных точках

Реперные точки B	Характеристики Реперных точек	Давление пара (конденсата) МПа	Степ. сухости пара,	Энтальпия пара, кДж/кг	Температура ?C	Энтальпия конд (пароконденс.cм.)	Степень переохл. Конд. ?C
А	Распределительный паровой коллектор в котельной	0.9	0,95	2671,48	175,36
Б	Подающие паропроводы в водоподогреватели	0.7	0,96	2680,4	164,96
В	Паропровод в тепловом узле убойного цеха	0.88	0,90	2564,62	172,95
Г1	Паропровод в тепловом узле убойного цеха	0.3	0,93	2564,62	133,6
Г2	Паропровод в тепловом узле колбасного цеха	0.4	0,92	2564,62	143,62
Г3	Паропровод в тепловом узле жирового цеха	0,5	0,91	2564,62	151,85
Г4	Паропровод в тепловом узле цеха техфабрикатов	0,3	0,93	2564,62	143,6
Г5	Паропровод в тепловом узле консервного цеха	0,3	0,93	2564,62	133,54
Д1	Конденсатопровод в тепловом узле убойного цеха	0,27	0,2		133,6	944,12
Д2	Конденсатопровод в тепловом узле колбасного цеха	0,37	0,12		143,6	860,8
Д3	Конденсатопровод в тепловом узле жирового цеха	0,46	0,12		151,8	893,4
Д4	Конденсатопровод в тепловом узле цеха техфабрикатов	0,27	0,15		133,6	885,9
Д5	Конденсатопровод в тепловом узле консервного цеха	0,51	0,15		158,8	983,24
Е	Конденсатопровод после утилизационного теплообменника	0,24			133,6	336	40,23
Ж	Конденсатопровод после водоподогревательной системы отопления	0,67			165	393,86	61,38
З	Конденсатопровод после водоподогревательной системы гор. водоснабжения	0,63			165	398,05	17
И	Конденсатопровод от сторонних потребителей	0,3			133,54	318,44

3. Определение удельных расходов на выработку отдельных видов продукции

Удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции определяются по формуле:

qi = di[ hi(1 - б гп i) + (hi - hпкс i) б гп i ]? 10? ? ГДж/т (ГДж/туб),

где di - удельные расходы пара на выработку продукции т/т (т/туб)

hi - энтальпия пара, поступающего в цех (точки Гi) кДж/кг

hпкс i - энтальпия пароконденсатной смеси (точки Дi) кДж/кг

Мясо

d1 = 0,35 т/т

h1 = 2564,62 кДж/кг

hпкс 1 = 944,12 кДж/кг

б гп 1= 0,4

q1 = d1[ h1(1 - б гп 1) + (h1 - hпкс 1) б гп 1 ]? 10? ? =

=0,35[2564,62? (1 - 0,4) + (2564,62- 944,12) 0,4]? 10? ? = 0,765ГДж/т

2. Колбасные изделия

d2 = 2,1 т/т

h2 = 2564,62кДж/кг

hпкс 2 = 860,8кДж/кг

б гп 2 = 0,3

q2 = d2[ h2(1 - б гп 2) + (h2 - hпкс 2) б гп 2 ]? 10? ? =

=2,1[2564,62?(1 - 0,3) + (2564,62- 860,8) 0,3 ]? 10? ? = 4,843 ГДж/т

Жир

d3 = 0,65 т/т

h3 = 2564,62 кДж/кг

hпкс 3 = 885,9 кДж/кг

б гп 3 = 0,7

q4 = d4 [h4(1 - б гп 4) + (h4 - hпкс 4) б гп 4 ]? 10? ? =

=0,65[2564,62 (1 - 0,7) + (2564,62- 885,9) 0,7]? 10? ? = 1,264 ГДж/т

Сухие животные корма

d5 = 6,5 т/т

h5 = 2564,62 кДж/кг

hпкс 5 = 893,4 кДж/кг

б гп 5 = 0,70

q5 = d5 [h5(1 - б гп 5) + (h5 - hпкс5) б гп 5 ] ?10? ? =

= 6,5[2564,62 (1 - 0,7) + (2564,62- 893,4) 0,7]? 10? ? = 12,559 ГДж/т

Консервы

d5 = 5,3 т/туб

h5 = 2564,62 кДж/кг

hпкс 5 = 983,24 кДж/кг

б гп 5 = 0,7

q5 = d5 [h5(1 - б гп 5) + (h5 - hпкс 5) б гп 5 ]? 10? ? =

=5,3[2564,62 (1 - 0,7) + (2564,62- 983,24) 0,7]? 10? ? = 9,944 ГДж/т

4. Определение сменных расходов пара и теплоты на выработку технологической продукции

Расходы пара на выработку продукции

Di =di ?Пi , т/смену

Пi - производство продукции, т/смену

1. Мясо D1 = 0,35 ? (40+60) =35 т/смену

2. Колбасные изделия D2 = 2,1 ? 30 = 63 т/смену

3. Жир D3 = 0,65 ? 3,0 = 1,95 т/смену

4. Сухие животные корма D4 = 6,5 ? 3,2 =20,8 т/смену

5. Консервы D5 = 5,3 ? 1,8 = 9,54 т/смену

Расходы тепла на выработку продукции

Qi =qi ? Пi , Гдж/смену

1. Мясо Q1 = 0,765 ? (60+40) = 76,5 ГДж/смену

2. Колбасные изделия Q2 = 4,843 ? 30 =145,29 ГДж/смену

3. Жир Q3 = 1,264 ? 3,0 = 3,792 ГДж/смену

4. Сухие животные корма Q4 = 12,559 ? 3,2 = 40,189 ГДж/смену

5. Консервы Q5 = 9,944 ? 1,8 = 17,899 ГДж/смену

Сменные расходы пара и теплоты на технологические нужды

Dтн = ?di ?Пi = 35+63+1,95+20,8+9,54= 130,29 т/смену

Qтн = ? qi ?Пi = 76,5+145,29+3,792+40,189+17,899= 283,67 ГДж/смену

Результаты расчётов представляются по форме 2

Форма 2 Расходы пара и теплоты на технологические нужды

Виды продукции	Р, МПа	X	h, кДж/кг	бгп	Хпп	hпкс,кДж/кг	П,т/смену	d,т/т	q,ГДж/т	D, т/смену	Q,ГДж/смену
Мясо свинины и говядины	0,3	0,93	2564,62	0,4	0,2	944,12	100	0,35	0,765	35	76,5
Колбасные изделия	,4	0,92	2564,62	0,3	0,15	860,8	30	2,1	4,843	63	145,29
Жиры	0,3	0,93	2564,62	0,7	0,2	885,9	3,0	0,65	1,264	1,95	3,792
Сухие животные корма	0,5	0,91	2564,62	0,6	0,15	893,4	3,2	6,5	12,559	20,8	40,189
Консервы	0,5	0,93	2564,62	0,8	0,15	983,24	1,8	5,3	9,944	9,54	17,899
Всего										130,29	283,673

5. Определение сменных расходов горячей воды, пара и теплоты на нужды горячего водоснабжения

Расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции

Vi = Wi ? Пi, м?/см

где Wi - удельные расходы горячей воды на выработку продукции, м?/т

1. мясо V1 = W1 ? П1 = 3,5 · (60+40) = 350 м?/см

2. колб. изделия V2 = W2 ? П2 = 4,2 · 30 = 126 м?/см

3. жиры V3 = W3 ? П3 = 5,0 · 3,0 = 15 м?/см

4. сухие животные корма V4 = W4? П4 = 15,0 · 3,2 = 48 м?/см

5. консервы V5 = W5 ? П5 = 9,5 · 1,8 = 17,1 м?/см

?Vi = 350+126+15+48+17,1=556,1 м?/см

Не нормируемый расход горячей воды на вспомогательные нужды

Vн = бw ?Vi = 0,15*556,1= 83,42 м?/см

Общий сменный расход горячей воды

Vгв = ?Vi + Vн + Vст = 556,1+83,42+ 0 = 639,52 м?/см

Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях

D_гв = (V_гв с с(t_гв - t_хв )) ? 10? ?/((h_x -h_к) ? з_в) = (639,52 ? 4,19 ?1000?(70 - 15)) ? 10? ?/(2680, 4 - 398,05) ? 0,94 = 67,97 т/см

где с - теплоёмкость воды = 4,19 кДж/кг?К

с - плотность воды = 1000 кг/м³

t_гв - температура горячей воды = 70⁰С (точка З)

t_хв - температура холодной воды = 15⁰С

h_х - энтальпия влажного насыщенного пара = 2680,4 кДж/кг (точка Б)

h_к - энтальпия конденсата при температуре конденсата = 398,05 кДж/кг (точка З)

з_в - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях = 0,94

Расход теплоты на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения

Q гв = Dгв (hx -hк) ? 10? ?= 67,97 ? (2680,4 - 398,05) ? 10?? = 155,13 ГДж/см

Результаты расчётов представляются по форме 3

Форма 3 Расходы пара и теплоты на нужды горячего водоснабжения

Виды продукции	Р Мпа	X	hx кДж/кг	tхв ?C	tгв ?C	W м?/т, м?/туб	П т/см туб/см	?w	V м?/см	D т/см	Q ГДж/см
Мясо свинины и говядины	0,3	0,93	2680,4	15	70	3,5	100		350
Колбасные изделия	0,4	0,92	2680,4	15	70	4,2	30		126
Жиры	0,3	0,93	2680,4	15	70	5,0	3,0		15
Сухие животные корма	0,5	0,91	2680,4	15	70	15	3,2		48
Консервы	0,55	0,91	2680,4	15	70	9,5	1,8		17,1
Ненормируемое кол-во воды
Отп-к сторонним предприятиям								0,15	83,42
Всего									0
									639,52	67,97	155,13

6. Определение сменных расходов теплоты и пара на отопление зданий и сооружений

Средние сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений

Qот = qотi Vзд i(tвн i - tн )ф см ?10^-9?10³ ГДж/смену

где V_{зд i} - объемы отапливаемых зданий по наружному периметру, м³

q_{от i} - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий, Вт/м³К

t_{вн i} - температура воздуха внутри отапливаемых зданий, ⁰С

t_н - средняя за отопительный период температура наружного воздуха = (-3,2)⁰С (для г. Дмитров )

ф_см - продолжительность рабочей смены = 3600 ? 8 = 28800 сек

qотi = qотi (1,3 + 0,01? tн) Вт/м?

1 Корпус первичной переработки

V_{зд 1} = 32 ? 10³ м³

q_{от 1} = 0,20 Вт/м³ К

q_{от 1} = 0,20 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,196 Вт/м? К

Q_{от 1} = q_{от 1} ? V_{зд 1}(t_{вн 1} - t_н )ф_см ? 10^-9 ? =

= 0,196 ? 32 ? 10³ ? (13 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 = 2,926 ГДж/смену

2.Колбасный цех

V_{зд 2} = 18 ? 10³ м³

q_{от 2} = 0,20 Вт/м³ К

q_{от 2} = 0,20 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,196Вт/м? К

Q_{от 2} = q_{от 2} ? V_{зд 2}(t_{вн 2} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,196 ? 18? 10³ ? (12 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 = 1,544 ГДж/смену

3.Консервный цех

V_{зд 3} = 14 ? 10³ м³

q_{от 3} = 0,20 Вт/м³ К

q_{от 3} = 0,20 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,196 Вт/м? К

Q_{от 3} = q_{от 3} ? V_{зд 3}(t_{вн 3} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,196? 14 ? 10³? (14 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 = 1,359 ГДж/смену

4.Санбойня

V_{зд 4} = 4 ? 10³ м³

q_{от 4} = 0,33 Вт/м³ К

q_{от 4} = 0,33? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,3234 Вт/м? К

Q_{от 4} = q_{от 4} ? V_{зд 4}(t_{вн 4} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

=0,3234 · 4 ? 10³? (12 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 = 6,408 ГДж/смену

5.Помещение для кратковременного содержания

V_{зд 5} = 1,6 ? 10³ м³

q_{от 5} = 1,5 Вт/м³ К

q_{от 5} = 1,5 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) = 1,47 Вт/м? К

Q_{от 5} = q_{от 5} ? V_{зд 5}(t_{вн 5} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

= 1,47 ? 1,6 ? 10³? (15 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 = 1,165 ГДж/смену

6.Вспомогательные цеха

V_{зд 6} = 16 ? 10³ м³

q_{от 6} = 0,21 Вт/м³ К

q_{от 6} = 0,21 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,2058 Вт/м? К

Q_{от 6} = q_{от 6} ? V_{зд 6}(t_{вн 6} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,2058 ? 16 ? 10³? (15 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 =1,631 ГДж/смену

7. Бытовые помещения

V_{зд 7} = 11 ? 10³ м³

q_{от 7} = 0,21 Вт/м³ К

q_{от 7} = 0,21 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,2058 Вт/м? К

Q_{от 7} = q_{от 7} ? V_{зд 7}(t_{вн 7} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,2058? 11 ? 10³? (20 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 = 1,512 ГДж/смену

8. Административные помещения

V_{зд 1} = 2,2 ? 10³ м³

q_{от 1} = 0,50 Вт/м³ К

q_{от 1} = 0,50 ? (1,3 + 0,01 ? (-3,2)) =0,49 Вт/м? К

Q_{от 1} = q_{от 1} ? V_{зд 1}(t_{вн 1} - t_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,49 ? 2,2? 10³? (20 - (-3,2)) ? 28800 ? 10^-9 =0,720 ГДж/смену

Максимальные сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений:

Q^*_{от i} = q^*_{от i} ? V_{зд i}(t_{вн i} - t^*_н )ф_см ? 10^-9, ГДж/смену

где q^*_{от i} - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при t^*_н , Вт/м³ К

t^*_н - расчетная температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года = -25⁰С (для г. Дмитрова)

t_{вн i} - температура воздуха внутри отапливаемых зданий, ⁰С

ф_см - продолжительность рабочей смены = 3600 ? 8 = 28800 сек

q^*_{от i} = q_{от i}(1,3 +0,01 ? t^*_н), Вт/м³ К

где q_{от i} - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий, Вт/м³К

1 Корпус первичной переработки

V_{зд 1} = 32000 м³

q_{от 1} = 0,2 Вт/м³ К

q^*_{от 1} = 0,2 ? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,21 Вт/м? К

Q^*_{от 1} = q^*_{от 1} ? V_{зд 1}(t_{вн 1} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,21 ? 32000(13 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 =7,354 ГДж/смену

2.Колбасный цех

V_{зд 2} = 18000 м³

q_{от 2} = 0,20 Вт/м³ К

q^*_{от 2} = 0,20 ? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,21 Вт/м? К

Q^*_{от 2} = q^*_{от 2} ? V_{зд 2}(t_{вн 2} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,21 ? 18000(12 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 =4,028 ГДж/смену

3.Консервный цех

V_{зд 3} = 14000 м³

q_{от 3} = 0,20 Вт/м³ К

q^*_{от 3} = 0,20? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,21 Вт/м? К

Q^*_{от 3} = q^*_{от 3} ? V_{зд 3}(t_{вн 3} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,21 ? 14000(14 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 =3,302 ГДж/смену

4.Санбойня

V_{зд 4} = 4000 м³

q_{от 4} = 0,33 Вт/м³ К

q^*_{от 4} = 0,33? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,346 Вт/м? К

Q^*_{от 4} = q^*_{от 4} ? V_{зд 4}(t_{вн 4} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,346 ? 4000 (12 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 = 1,076 ГДж/смену

5.Помещение для кратковременного содержания

V_{зд 5} = 1600м³

q_{от 5} = 1,5 Вт/м³ К

q^*_{от 5} = 1,5 ? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 1,575 Вт/м? К

Q^*_{от 5} = q^*_{от 5} ? V_{зд 5}(t_{вн 5} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 1,575 ? 1600 (15 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 =2,903 ГДж/смену

6.Вспомогательные цеха

V_{зд 6} = 16000 м³

q_{от 6} = 0,21 Вт/м³ К

q^*_{от 6} = 0,21 ? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,2205Вт/м? К

Q^*_{от 6} = q^*_{от 6} ? V_{зд 6}(t_{вн 6} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,2205 ? 16000(15 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 =4,064 ГДж/смену

7. Бытовые помещения

V_{зд 7} = 11000 м³

q_{от 7} = 0,21 Вт/м³ К

q^*_{от 7} = 0,21? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,2205 Вт/м? К

Q^*_{от 7} = q^*_{от 7} ? V_{зд 7}(t_{вн 7} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =

= 0,2205 ? 11000 (20 - (-25)) ? 28800 ? 10^-9 =3,143 ГДж/смену

8. Административные помещения

V_{зд 8} = 2200 м³

q_{от 8} = 0,5 Вт/м³ К

q^*_{от 8} = 0,5 ? (1,3 + 0,01 ? (-25)) = 0,525 Вт/м? К

Q^*_{от 8} = q^*_{от 8} ? V_{зд 8}(t_{вн 8} - t^*_н )ф_см ? 10^-9 =0,525 *2200*(20-(-25)) *28800*10=1,497

Средние за отпительный период и максимальный сменный расходы теплоты на отопительные нужды:

Qот.(общ) = 17,265 ГДж/см

Q*от.(общ) = 27,367 ГДж/см

Средние за отопительный период и максимальные расходы пара на отопительные нужды:

Dот = Qот? 10?/((hx -hк) зв)= 17,265 ? 10?/((2680,4 - 393,86) *0,94) = 7,47 т/смену

D*от= Q*_от? 10?/((hx -hк) зв)= 27,367 ? 10?/((2680,4 - 393,86)* 0,94) =11,85 т/смену

где h_х - энтальпия влажного насыщенного пара = 2680,4 кДж/кг (точка Б)

h_к - энтальпия конденсата при температуре конденсата = 393,86 кДж/кг (точка Ж)

з_в - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях = 0,94

Результаты расчётов представляются по форме 4

Форма 4 Расходы пара и теплоты на нужды отопления.

Здания и сооружения	Vзд x 10? м?	qот Вт/м?	q-от Вт/м?	qот* ? 10? Вт/м?	tн ?C	tн* ?C	tвн ?C	Qот ГДж/см	Qот* Гдж/см	Dот т/см	Dот* т/см
Корпус первичной переработки	32	0,2	0,196	0,21	-3,2	-25	13	2,926	7,354
Колбасный цех	18	0,2	0,196	0,21	-3,2	-25	12	1,544	4,028
Консервный цех	14	0,2	0,196	0,21	-3,2	-25	14	1,359	3,302
Санбойня	4	0,33	0,3234	0,346	-3,2	-25	12	6,408	1,076
Помещение для кратковр содержания скота	1,6	1,5	1,47	1,575	-3,2	-25	15	1,165	2,903
Вспомогательные цеха	16	0,21	0,2058	0,2205	-3,2	-25	15	1,631	4,064
Бытовые помещения	11	0,21	0,2058	0,2205	-3,2	-25	20	1,512	3,143
Административные помещения	2,2	0,5	0,49	0,525	-3,2	-25	20	0,720	1,497
Всего:								17,265	27,367	7,47	11,85

7. Составление балансов потребления и выработки теплоты и пара

Балансы потребления теплоты и пара характеризуют их распределение на основные и вспомогательные нужды предприятия

Q_пот = Q_тн + Q_гв +Q_от =283,67+155,13+17,265=456,065 ГДж/смену

D_пот = D_тн + D_гв +D_от = 130,29+67,97+7,47=205,73 т/смену

При этом доли теплоты, расходуемой на различные нужды

?_тн = (Q_тн /Q_пот)100% = (283,67/456,065) ? 100 = 62,20%

?_гв = (Q_гв /Q_пот )100% = (155,13/465,065) ? 100 =33,36%

?_от = (Q_от /Q_пот )100% = (17,265/465,065) ? 100 =3,71%

Балансы выработки теплоты и пара характеризуют наиболее напряженный режим работы котельной в сезон массовой переработки сырья, при наличии среднеотопительной нагрузки

Q_выр = Q_тн + Q_тв + Q_от + Q_ст + Q_сн, ГДж/смену

D_выр = D_тн + D_гв +D_от + D_ст +D_сн, т/смену

Отпуск теплоты сторонним потребителям

Q_ст = D_ст ? (h_х - 0,01 ?_вз ? h_к ) ? 10^-3 ГДж/смену

где D_ст - отпуск пара сторонним потребителям = 70 т/смену, h_х - энтальпия влажного насыщенного пара = 2671,48 кДж/кг, h_к - энтальпия возвращаемого сторонним потребителям конденсата = 318,44 кДж/кг (точка И), ?_вз - доля возвращаемого конденсата = 55% (по заданию)

Q_ст = D_ст ? (h_х - 0,01 ?_вз ? h_к ) ? 10^-3 =

=70 ? (2671,48 - 0,01 ? 55 ? 318,44) ? 10^-3 =174,744 ГДж/смену

Расходы теплоты Qсн и пара Dсн на собственные нужды котельной

Q_сн = в_сн(Q_тн + Q_гв + Q_от + Q_ст) =

= 0,025(283,67+155,13+17,265+174,744) = 15,77 ГДж/смену

D_сн = в_сн(D_тн + D_гв + D_от+ D_ст) =

= 0,025(130,29+67,97+7,47+70) = 6,89 т/см

где в_сн - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной (для котельных, работающих на угле, равна 0,025…0,035, принимаем 0,025)

Q_выр = Q_тн + Q_тв + Q_от + Q_ст + Q_сн =

=283,67+155,13+17,265+174,744+15,77= 646,579 ГДж/смену

D_выр = D_тн + D_гв +D_от + D_ст +D_сн =

=130,29+67,97+7,47+70+6,8= 282,53 т/смену

При этом доля теплоты, расходуемой на различные нужды, от общей выработки пара определяется по формуле

?_тн = (Q_тн /Q_выр)100%= (283,67/646,579) ? 100 = 43,87%

?_гв = (Q_гв /Q_выр)100% = (155,13/646,579) ? 100 = 23,99%

?_от = (Q_от /Q_выр)100% = (17,265/646,579) ? 100 = 2,67%

?_ст = (Q_ст /Q_выр)100% = (174,744/646,579) ? 100 =27,03%

?_сн = (Q_сн /Q_выр)100% = (14,844/646,579) ? 100 = 2,30%

Результаты расчётов представляются по форме 6 и 7

Форма 6 Баланс потребления тепла и пара

Показатели	Технологические нужды	Горячее водоснабжение	Отопление	Всего
Потребление теплоты, ГДж/смену	283,67	155,13	17,265	456,065
Потребление пара, т/смену	130,29	67,97	7,47	205,73
Доля в потреблении, %	62,20	33,36	3,71	100

Форма 7 Баланс выработки тепла и пара

Показатели	Технологические нужды	Горячее водоснабжение	Отопление	Сторонние потребители	Собственные нужды котельной	Всего
Расход теплоты	283,67	155,13	17,265	174,744	15,77	646,579
Расход пара, т/смену	130,29	67,97	7,47	70	6,8	282,53
Доля в выработке,%	43,87	23,99	2,67	27,03	2,30	100

8. Построение графиков потребления теплоносителей

Для характеристики систем теплоснабжения предприятий используются годовые, суточные и сменные графики потребления пара, горячей воды, а также возврата конденсата, отличающегося значительной неравномерностью. Неравномерность годовых графиков тепловых нагрузок обусловлена нестабильностью поступления сырья на предприятия, наличием явно выраженных пиков загрузки производственных мощностей, увеличением расхода теплоты на вспомогательные нужды в отопительный период. Для суточных графиков она вызвана наличием нерабочих смен как на предприятиях в целом, так и в отдельных цехах. Неравномерность сменных графиков объясняется режимами использования теплового оборудования, а также наличием обеденных и междусменных перерывов в работе отдельных цехов. Сменные графики теплопотребления необходимы для обоснования максимальных часовых тепловых нагрузок и подбора теплогенераторов пара и горячей воды, а также для расчета установок по утилизации пароконденсатной смеси и определения производительности системы химводоподготовки. Часовые расходы горячей воды по предприятию

V гв = (Vгв - Vст )x ггв i / ? ггв i , м?/час

ггв i - коэффициент неравномерности графика потребления горячей воды предприятием

V гв = 639,52м?/смену

? ггв i = 0,55+0,65+0,85+0,90+0,75+0,80+0,95+1,0 = 6,45

8-9 V гв1 = (Vгв - Vст ) ? ггв 1 / ? ггв i = 639,52* 0,55/6,45= 54,53 м?/час

9-10 V гв2 = (Vгв - Vст ) ? ггв 2 / ? ггв i = 639,52* 0,65/6,45 =64,45 м?/час

10-11 V гв3 = (Vгв - Vст ) ? ггв 3 / ? ггв i = 639,52* 0,85/6,45=84,279 м?/час

11-12 V гв4 = (Vгв - Vст ) ? ггв 4 / ? ггв i = 639,52* 0,90/6,45=89,235 м?/час

12-13 V гв5 = (Vгв - Vст ) ? ггв 5 / ? ггв i = 639,52* 0,75/6,45=74,362 м?/час

13-14 V гв6 = (Vгв - Vст ) ? ггв 6 / ? ггв i = 639,52* 0,80/6,45=79,320м?/час

14-15 V гв7 = (Vгв - Vст ) ? ггв 7 / ? ггв i = 639,52* 0,95/6,45=94,193 м?/час

15-16 V гв8 = (Vгв - Vст ) ? ггв 8 / ? ггв i = 639,52* 1,0/6,45 =99,150 м?/час

Часовые расходы пара на технологические нужды

Dтн = Dтн ? гтн i / ? гтн i , т/час

Dтн = 130,29 т/см

? гтн i =0,80 +0,85 +0,9 +1,0 +0,75 +0,8 +0,8 +0,75 = 6,65

8-9 Dтн1 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,80/6,65 = 15,67 т/час

9-10 Dтн2 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,85/6,65 = 16,65 т/час

10-11 Dтн3 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,9/6,65 = 17,633т/час

11-12 Dтн4 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29*1,0/6,65 = 19,592 т/час

12-13 Dтн5 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,75/6,65 = 14,720 т/час

13-14 Dтн6 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,8/6,65 = 15,67 т/час

14-15 Dтн7 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,8/6,65 = 15,67т/час

15-16 Dтн8 = Dтн ? гтн i / ? гтн i =130,29* 0,75/6,65 = 14,694 т/час

Часовые расходы пара на выработку горячей воды

D^чi = D_гв ? V^чi_гв / V_гв , т/ч

D_гв = 67,97 т/смену

8-9 D^8-9_гв = D_гв ? V^8-9_гв / V_гв = 67,97* 54,53/639,52=5,796 т/ч

9-10 D^9-10_гв = D_гв ? V^9-10_гв /V_гв = 67,97*64,45/639,52=6,85 т/ч

10-11 D^10-11_гв = D_гв ? V^10-11_гв / V_гв = 67,97* 84,279/639,52=8,96 т/ч

11-12 D^11-12_гв = D_гв ? V^11-12_гв / V_гв = 67,97* 89,235/639,52=9,48 т/ч

12-13 D^12-13_гв = D_гв ? V^12-13_гв / V_гв = 67,97* 74,362/639,52=7,903 т/ч

13-14 D^13-14_гв = D_гв ? V^13-14_гв / V_гв = 67,97* 79,320/639,52=8,43 т/ч

14-15 D^14-15_гв = D_гв ? V^14-15_гв / V_гв = 67,97* 94,193/639,52=10,01 т/ч

15-16 D^15-16_гв = D_гв ? V^15-16_гв / V_гв = 67,97* 99,150/639,52=10,53 т/ч

Часовые расходы пара на нужды отопления

Dот = Dот / 8 = 7,47/8 = 0,934 т/ч

Часовые расходы пара, отпускаемого на сторону

Dст = Dст ? гст i / ? гст i ,т/ч

Dст = 70 т/см

? гст i =0,65 +0,8 +1,0 +0,9 +0,85 +0,8 +0,9 +0,85 = 6,75

8-9 Dст1 = Dст ? гтн 1 / ? гтн i =70*0,65 /6,75 =6,740 т/час

9-10 Dст2 = Dст ? гтн 2 / ? гтн i =70*0,8 /6,75 =8,296 т/час

10-11 Dст3 = Dст ? гтн 3 / ? гтн i =70 *1,0 /6,75 =10,370 т/час

11-12 Dст4 = Dст ? гтн 4 / ? гтн i =70*0,9 /6,75 =9,33 т/час

12-13 Dст5 = Dст ? гтн 5 / ? гтн i =70*0,85 /6,75 =8,815 т/час

13-14 Dст6 = Dст ? гтн 6 / ? гтн i =70*0,8 /6,75 =8,296 т/час

14-15 Dст7 = Dст ? гтн 7 / ? гтн i =70*0,9 /6,75 =9,33т/час

15-16 Dст8 = Dст ? гтн 8 / ? гтн i =70*0,85 /6,75 =8,815 т/час

Часовые расходы пара на собственные нужды котельной

Dсн i = вcн(Dтнi + Dгвi +Dотi+ Dстi) , т/см

8-9 Dсн 1 = вcн(Dтн1 + Dгв1 + Dот1 + Dст1)=0,025(15,67+5,796+0,934+6,740)= 0,729 т/см

9-10 Dсн 2 = вcн(Dтн2 + Dгв2 +Dот2+ Dст2) =0,025(16,65+6,85+0,934+8,296)= 0,818т/см

10-11 Dсн 3 = вcн(Dтн3 + Dгв3 +Dот3+ Dст3) =0,025(17,633+8,96+0,934+10,370)= 0,947 т/см

11-12 Dсн 4 = вcн(Dтн4 + Dгв4 +Dот4+ Dст4) =0,025(19,592+9,48+0,934+9,33)= 0,983 т/см

12-13 Dсн 5 = вcн(Dтн5 + Dгв5 +Dот5+ Dст5) =0,025(14,720+7,903+0,934+8,815)= 0,809 т/см

13-14 Dсн 6 = вcн(Dтн6 + Dгв6 +Dот6+ Dст6) =0,025(15,67+8,43+0,934+8.296)= 0,833 т/см

14-15 Dсн 7 = вcн(Dтн7 + Dгв7 +Dот7+ Dст7) =0,025(15,67+10,01+0,934+9,33)= 0,899т/см

15-16 Dсн 8 = вcн(Dтн8 + Dгв8 +Dот8+ Dст8) =0,025(14,694+10,53+0,934+8,815)= 0,874т/см

где в_сн - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной (для котельных, работающих на угле, равна 0,02…0,025, принимаем 0,025)

D^11-12_max = 19,592+9,48+0,934+9,33+0,983=40,319 т/час

Результаты расчётов представляются по форме 8 и 9.

Форма 8 Часовые расходы горячей воды м?/ч

Потребители	Смен. расход, м3/смену	Часовые интервалы
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Предприятия	639,52	54,53	64,45	84,279	89,235	74,362	79,320	94,193	99,150
Сторонние потребители	Горячая вода сторонним потребителям не отпускается
Всего	639,52	54,53	64,45	84,279	89,235	74,362	79,320	94,193	99,150

Форма 9 Часовые расходы пара T/ч

9. Подбор паровых котлов

Используя сменный график требуемой выработки пара, по максимальному часовому расходу пара производится подбор необходимого типа и количества котлов. При подборе котлов следует руководствоваться следующими условиями:

Количество котлов должно быть не менее 3 и не должно превышать 5 единиц;

Целесообразно устанавливать котлы одного типоразмера (допускается установка одного или двух из котлов меньшего типоразмера);

Должен обеспечиваться заданный резерв установленной мощности - 21%;

Должна обеспечиваться возможность остановки любого из котлов на ремонт при условии бесперебойного обеспечения паром технологических потребителей, а также остановка любого из котлов для текущего ремонта в летнее время при отсутствии отопительной и вентиляционной нагрузки;

Предпочтение следует отдавать варианту с более низким средневзвешенным коэффициентом полезного действия (брутто) котельной;

Необходимо минимизировать суммарный индекс относительных капитальных затрат на строительство котельной (основной параметр выбора оптимального варианта).

Подбор ведется с запасом 22%, топливо - уголь (таблица 5)

Dmax^11-12 = 40,319 т/час

D = 22% от Dmax + Dmax = ((22*40,319)/100) + 40,319= 49,189 т/ч

Выбираем:

5 котла Д Е - 10 - 14ГМ

Средневзвешенный к.п.д.(брутто) котельной

зк= (? зкi ? D уст i )/? D уст i , %

где зк - к.п.д.(брутто) отдельных котлоагрегатов (таблица 5)

ДЕ - 10 - 14ГМ зкi = 92,2 %

D уст i = 10 т/ч

зк= (? зкi ? D уст i )/ ? D уст i = (92,2?10 ? 5)/10+10+10+10=92,2%

Целевая функция оптимизации выбора котлов формулируется

K=k уст1 ? D уст + ? (D уст i ? k устi ) >min

где К - аддитивный индекс относительных капитальных затрат на строительство котельной, k_у1 - индекс удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию первого котлоагрегата (при установки котлоагрегатов разных типоразмеров первый вводимый в эксплуатацию должен быть большего типоразмера), D_уст1 - установленная номинальная паропроизводительность первого вводимого в эксплуатацию котлоагрегата, k_уi - индексы удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию остальных котлоагрегатов, D_устi - установленная номинальная паропроизводительность остальных котлоагрегатов, т/час

ДЕ - 10 - 14ГМ k у1 = 0,805 1/(т/ч),

k_уi =0,332 1/(т/ч)

D уст i = 10 т/ч

K2 = k у1 ? D уст + ? (D уi ? k устi ) = 0,805*10+(10*0,332*3) = 18,01- min

Определение суммарной установленной мощности

D уст = ? D уст i =10+10+10+10+10=50 т/ч

Q уст = Q уст i , ГДж/ч

Q устi = Dуст (hx -hпв) ? 10? ? = 50? (2671,48 -314,25) ?10? ? = 117,86 ГДж/ч

h_пв = с ? t_пв = 4,19 ? 75= 314,25 кДж/кг - энтальпия питательной воды при температуре питательной воды t_пв

t_пв - температура питательной воды = 75⁰С (по заданию)

h_х - энтальпия влажного насыщенного пара = 2671,48 кДж/кг (точка A)

с_в - теплоемкость конденсата = 4,19 кДж/кг

Q уст = 117,86 ГДж/ч.

Фактический резерв установленной мощности котельной

R = (D уст - D^чi max)100/Dуст = (50 - 40,319) ?100/50= 25,046 %

где D^чi_max - максимальная требуемая часовая выработка пара = 39,985 т/час

10. Определение максимального часового расхода топлива

Максимальный часовой расход натурального топлива:

В мах = Dmax(hx -hпв) ?10?/(Q^рн ? зк) = 40,319* (2671,48 - 314,25) ?10³/(34,16?10³?0,922) =3017,608 кг /ч

где Q^р_н - низшая теплота сгорания топлива = 34,16?10³кДж/кг (подбор топлива осуществляется по таблице 20)

h_пв = с ? t_пв = 4,19 ? 75 = 314,25 кДж/кг - энтальпия питательной воды при температуре питательной воды t_пв

t_пв - температура питательной воды = 75⁰С (по заданию)

h_х - энтальпия влажного насыщенного пара = 2671,48 кДж/кг (точка A)

Перевод расхода натурального топлива в условное:

Ву^max = В^max ? Q^рн /29300 =3017,608 ? 34,16?10³/29300 =3518,14 кг/ч

теплоснабжение теплоноситель водоподогреватель топливо

где 29300 - низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.

Q^р_н - низшая теплота сгорания топлива = 34,16?10³кДж/кг (подбор топлива осуществляется по таблице 20)

11. Расчет и подбор водоподогревателей систем отопления горячего водоснабжения

Для подогрева воды на нужды отопления и горячего водоснабжения применяются кожухотрубные теплообменники, в которых греющим теплоносителем является влажный насыщенный пар давлением 0,7 МПа (точка Б). Исходными данными для расчёта водоподогревателей являются максимальный часовой расход горячей воды V^max_гв = 99,150 м³/час и максимальный расход теплоты на отопительные нужды для самой холодной пятидневки года Q^*от = 27,367 ГДж/смену, а также температуры холодной t_хв = 15⁰С и горячей t_гв = 70 ⁰С воды в системе отопления, прямой t_пр = 127 ⁰С и обратной t_обр = 65 ⁰С воды в системе отопления и температуры конденсата после водоподогревателей t_к = 105⁰С (точка Ж) и t_к = 95⁰С (точка З). Коэффициенты теплопередачи К можно принять равными 1,6…2,0 кВт/м³К, принимаем 1,8 кВт/м³К.

Тепловая мощность системы горячего водоснабжения

Q_гв =V^max_гв?с?? (tгв - tхв )/3600 =99,15 ?1000?4,19(70-15)/3600 =6346,977 кВт

где с - теплоёмкость воды = 4,19 кДж/кг?К

с - плотность воды = 1000 кг/м³

t_гв - температура горячей воды = 70⁰С (точка З)

t_хв - температура холодной воды = 15⁰С

Тепловая мощность системы отопления

Qот = 1/8(Q^*_от ? 10⁶ )/3600 = 1/8(27,367 ?10⁶)/3600 = 950,243 кВт

Требуема суммарная поверхность нагрева водоподогревателей сист. гор. водоснабжения

Fгв =Qгв /(К ? Дtср ), м²

где Дtср - средняя разность температур между паром и нагреваемой водой. Средняя разность температур определяется на основании температурного графика водоподогревателя .

t_н = 164,96⁰C ? 165⁰С

t_гв = 70^оС (точка З)

t_к = 95^оС (точка З) - температура конденсата.

t_хв = 15 ^оС

Дtм = 95 - 15 = 80 ^оС

Дtб =165 - 70= 95?C

Дtб /Дtм = 95 / 80 = 1,2 < 1.7 , следовательно

Дtср = (Дtб + Дtм )/2= (95+80)/2 = 87,5?C

Fгв =Qгв /(К ? Дtср ) = 6346,977/(1,8? 87,5) = 40,30 м²

Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления

Fот = Qот /(К ? Дtср ), м?

Средняя разность температур между паром и водой определяется на основании температурного графика

t_н = 164,96⁰C ? 165⁰С

t_пр = 105^оС (точка Ж)

t_к = 94^оС (точка Ж) - температура конденсата.

t_об = 54^оС

Дtб =165 - 105= 60 ?C

Дtм = 94 - 54= 40?C

Дtб /Дtм = 60/40= 1,5 < 1,7 , следовательно

Дtср = (Дtб + Дtм )/2 = (60+40)/2 = 50?C

Fот = Qот /(K ? Дtср ) = 950,243/(1,8?50) = 10,558 м²

Водоподогреватели устанавливаются в центральном теплопункте. При их подборе следует руководствоваться следующими соображениями:

Установленная суммарная поверхность нагрева аппаратов должна обеспечивать "пиковые" тепловые нагрузки;

В целых повышения надёжности работы систем горячего водоснабжения и отопления и обеспечения возможности реконструкции производства для увеличения выпуска продукции необходимо предусматривать резерв производительности до 20 - 30%;

Необходимо предусматривать возможности остановки любого из водоподогревателей для ремонта и ревизии в период межсезонья;

Целесообразно устанавливать водоподогревалели одного или ближайших типоразмеров;

Число устанавливаемых водоподогревалелей соответственно для отопления и горячего водоснабжения должно быть не менее 2;

В тепловой схеме следует предусматривать возможность временного использования водоподогревателей системы отопления для нужд горячего водоснабжения и наоборот;

В тепловой схеме системы централизованного горячего водоснабжения, а так же водяного и воздушного отопления, необходимо предусматривать возможность включения автономных систем, в которых в качестве теплоносителя могут использоваться вторичные энергоресурсы.