Теплоснабжение предприятий по переработке животноводческого сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра “Теплотехника и энергоснабжение”

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Теплоснабжение предприятий по переработке животноводческого сырья»

Москва 2011 г.



Содержание

Введение

1. Обоснование и определение параметров теплоносителей

2. Определение удельных расходов на выработку отдельных видов продукции

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

4. Определение сменных расходов горячей воды, пара и теплоты на нужды горячего теплоснабжения

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

6. Определение расходов теплоты и пара на нужды вентиляции

7. Составление балансов потребления и выработки теплоты и пара

8. Построение графиков потребления теплоносителей

9. Подбор паровых котлов

10. Определение максимального часового расхода топлива

11. Расчет и подбор водоподогревателей для систем отопления горячего теплоснабжения

12. Расчет и подбор основных паропроводов

13. Расчет и подбор трубопровода горячей воды

14. Расчет и подбор тепловой изоляции теплопроводов

15. Определение годовых расходов теплоты, пара и топлива

16. Определение технико-экономических показателей работы системы теплоснабжения

Заключение

Список литературы



Введение

Предприятия промышленности относятся к энергоемким производствам. Это обусловлено их спецификой и тем, что при переработке молочного сырья на молокозаводах широко применяются разнообразные тепловые процессы. Кроме того, значительное количество теплоты расходуется на нужды горячего водоснабжения, отопление и вентиляцию производственных цехов, административно-бытовых зданий и сооружений.

Так как цены на топливно-энергетические ресурсы повышаются, то возрастает доля стоимости затрат теплоты в структуре себестоимости производимой на предприятиях отрасли продукции. В связи с этим проблема надежного экономического обеспечения предприятий теплоносителями требуемых параметров, гарантирующих производство качественной продукции, представляет важную задачу. Актуальность данной проблемы определяется также ограниченностью невозобновляемых энергоресурсов, необходимостью проведения энергосберегающей политики и снижения уровня техногенной нагрузки систем энергоснабжения на окружающую среду.

При проектировании системы теплоснабжения молокозавода вначале нужно обосновать и определить параметры теплоносителей. Также необходимо определить параметры пароконденсатной смеси.

Особенно наглядно отображается структура различных затрат тепла при составлении балансов расхода тепла и построении графиков потребления теплоносителей в зависимости от часовых интервалов.

По часовому расходу пара следует подобрать котлы, а для системы отопления и горячего водоснабжения водоподогреватели. После этого подбираются размеры паропроводов и тепловая изоляция, просчитывается экономия тепла,

В заключение работы определяются годовые расходы теплоты, пара и топлива и просчитываются технико-экономические показатели работы системы теплоснабжения.



1. Обоснование и определение параметров теплоносителей

Параметры теплоносителей определяем в наиболее значимых реперных точках системы теплоснабжения.

Параметры теплоносителей определяем в наиболее значимых реперных точках системы теплоснабжения, которые имеют соответствующие обозначения (таблица 1).

Параметры вырабатываемого в паровых котлах пара определяются по их техническим характеристикам и условиями их эксплуатации (точка А). Для обеспечения высокой экономичности котлов давление вырабатываемого пара следует принимать в пределах 0,7... 1,1 атм. при степени сухости х от 0,90 до 0,95. Номинальное давление пара в котлах по справочной таблице 5 Л-1 составляет 1,4 МПа, т. е. 14 атм. Принимаем давление вырабатываемого пара 11 атм., т. е. 1,1 МПа, а степень сухости 0,90. Энтальпию влажного насыщенного пара находим по формуле:

h_x=h' + rx,

где h' - энтальпия кипящей воды (табл. 6, Л-1 h' =781,1 кДж/кг);

r - теплота парообразования (табл. 6, Л-1 r =1998,9 кДж/кг);

х - степень сухости пара.

h_x =781,1 + 1998,9 ^. 0,90 = 2580,1 кДж/кг

Температура вырабатываемого пара при таком давлении будет равна t= 184,1 °С.

В пароводяных подогревателях систем отопления и горячего водоснабжения (точка Б) нужен пар давлением до 7 атм. или 0,7 МПа. Температуру такого пара и степень сухости найдем по диаграмме водяного пара при h_x = const =2580,1 кДж/кг, t=165 °С, х=0,91.

При транспортировке пара от котельной до теплового пункта производственного корпуса (точка В) происходит снижение давления пара из-за гидравлического сопротивления паропровода и энтальпии из-за тепловых потерь. Потери давления на 100 м паропровода принимают равными 8... 10 кПа и в среднем принимаем 9 кПа. Согласно заданию у нас длина 200 м, значит, потери составят 9^.2 =18 кПа, а давление пара будет равно: 1,1^.10⁶Па -18^.10³Па =1,082 МПа.

Потери энтальпии пара принимают равными от 1 до 1,5% на 100 м паропровода. У нас 2,6%, а энтальпия составит h = 2513,0 кДж/кг. Температуру этого пара определяем по табл. 6,

р = 1082 кПаt= 183,3 °С

x= h_x - h'/ r=(2513-778,9)/2001=0,86

Давление пара в технологических аппаратах отдельных цехов редуцируем до давления, рекомендованного в таблице 7, Л-1.

Для паропровода цеха по производству молока и кисломолочных продуктов (точкаГ1) давление пара р = 2,5...4,0 атм. и принимаем р= 0,4 МПа,

h = 2513,0 кДж/кг. х = 0,89, t = 143,6 °С.

Для паропровода цеха по производству масла (точка Г2) давление пара

Р= 2,2. .4,2 атм. и принимаем р=0,4 МПа.

h=2513,0 кДж/кг, х = 0,89, t = 143,6 °С.

Для паропровода цеха по производству консервов (точка Г3) давление пара р = 4,0...8,0 атм. и принимаем р = 0,60 МПа.

h_x =2513,0 кДж/кг, х = 0,88, t= 158,8 °С.

Падение давления в аппаратах составляет от 5 до 10%. Энтальпия пароконденсатной смеси после аппаратов при конечном давлении находится по формуле:

hп к с = hў + rЧ xп п, кДж/кг

где Xп п - доля «пролетного» пара (таблица 7, Л-1).

h ' - энтальпия кипящей воды, кДж/кг

r - теплота парообразования, кДж/кг

В конденсатопроводе цеха по производству молока и кисломолочных продуктов (точка Д1):

р = 0,4 . 0,95=0,38 МПа

h _{п к с} = 595,7 + 2156,1 .0,12 = 854,4 кДж/кг t = 141,6 °С.

В конденсатопроводе цеха по производству масла (точка Д2):

P= 0,4 . 0,95=МПа

h _{п к с} = 595,7 + 2156,1 * 0,12 = 854,4 кДж/кг t = 141,6 °С.

В конденсатопроводе по производству консервов (точка Д3):

P=0,6 * 0,95=0,57 МПа

h _{п к с} = 660+2090,1 * 0,13 = 932,6 кДж/кг t = 157 °С.

(точка Е) Для повышения экономичности системы сбора конденсата пароконденсатную смесь используем в качестве греющего теплоносителя в утилизационном теплообменнике, который предназначен для подогрева горячей воды, используемой в других технологических процессах до температуры 85...95°С.

При этом происходит полная конденсация пароконденсатной смеси с последующим переохлаждением конденсата до температуры 75...80°С и принимаем t_K =78 °С. Давление конденсата потеряется на 10% в утилизационном теплообменнике и составит 90% от среднего давления пароконденсатной смеси р_су.

P_cp = (0,38 + 0,38 + 0,57 / 3=0,443 МПа Тогда давление конденсата будет равно: Р = Рс_Р * 0,1=0,4 МПа.

Энтальпия конденсата:

h_K = с_в *t_K = 4,19 * 78 = 272,35 кДж/кг

где с_в теплоемкость конденсата, кДж/кг (по справочной табл. с_в=4,19 кДж/кг).

Степень переохлаждения

?t = tн - tк = 143,6 - 78 = 65,6єC

(точка Ж) Водоподогреватели систем отопления и горячего водоснабжения установим в центральном теплопункте непосредственно в котельной. Расчетная температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года в г. Ижевске -30 °С (таблица 8, Л-1).

Температуру конденсата после водоподогревателя принять на 30…45єC выше температуры обратной воды отопления (определяем по графику), принимаем на40⁰С

tо = 67єC

tк = 67+40= 107єC

hк = 4,19 Ч 107=448,3кДж/кг

?t= tн - tк = 160,7-107 = 53,7єC

t_H - температура насыщенного пара при давлении на выходе из теплообенного аппарата

Потери давления в водоподогревателе составляют 10% от подающегося в паропровод (точка Б) давление конденсата будет равно:

Р= 0,7. 0,1=0,63 МПа

(точка З) Температуру конденсата после водоподогревателей системы горячего водоснабжения принимаем на 25.. 35~30°С выше температуры горячей воды:

t_к =65+30=95°С

Давление конденсата будет равно:

р= 0,63 МПа.

hx = св Чtк = 4,19 Ч 95 = 398,0кДж/кг

Dt = 160,7 - 95 = 65,7^оС

(точка И) Конденсатопровод от сторонних потребителей

Давление возвращаемого от сторонних потребителей конденсата принимаем 2...2,5атм р=0,23 МПа. Тогда:

tк=78°С

Энтальпия этого конденсата:

hк = с_е . t_K = = 4,19 Ч 78= 326,8 кДж/кг

Dt = 124,2 - 78 = 46,2^оС

Все данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1 Параметры теплоносителей в реперных точках

точки	Характеристики Реперных точек	Давление пара (конденсата) МПа	Степ. сухости пара,	Энтальпия пара, кДж/кг	Температура єC	Энтальпия конд (пароконденс.cм.)	Степень переохл. Конд. єC
А	Распределительный паровой коллектор в котельной	1,10	0,90	2580,1	184,1
Б	Подающие паропроводы в водоподогреватели	0,70	0,91	2580,1	165,0
В	Паропровод на входе в производственный корпус	1,082	0,86	2513,0	183,3
Г1	Паропровод в тепловом узле цеха по производству молока и кисломолочных продуктов	0,40	0,89	2513,0	143,6
Г2	Паропровод в тепловом узле цеха по производству масла	0,40	0,89	2513,0	143,6
ГГ3	Паропровод в тепловом узле консервного цеха	0,60	0,88	2513,0	158,8
Д1	Конденсатопровод в тепловом узле цеха по производству молока и кисломолочных продуктов	0,38	0,12		141,6	854,4
Д2	Конденсатопровод в тепловом узле цеха по производству масла	0,38	0,12		141,6	854,4
Д3	Конденсатопровод в тепловом узле консервного цеха	0,57	0,13		157,6	932,6
Е	Конденсатопровод после утилизационного теплообменника	0,40			78,0	272,4	65,6
Ж	Конденсатопровод после водоподогревательной системы отопления	0,63			107,0	448,3	53,7
З	Конденсатопровод после водоподогревательной системы гор. водоснабжения	0,63			95,0	398,0	65,7
И	Конденсатопровод от сторонних потребителей	0,23			78,0	326,8	46,2

2. Определение удельных расходов на выработку отдельных видов продукции

Эти расходы определяются по формуле:

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

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

для цеха по производству молока и кисломолочных продуктов:

д, = 0,22 . [2513. (l -0,43)+ (2513-854,4). 0,43]. 10-³ = 0,47 ГДж/т Для цеха по производству масла:

q, =7,2.[2513(l-0,43)+(2513 - 854,4).0,43].10-³ =15,0ГДж/т

Для цеха по производству консервов:

q, =3,0[2513(l-0,68)+(2513-932,6) 0,68]l0-³ =5,64 ГДж/туб

Полученные данные заносим в таблицу 2.



Таблица 2. Расходы пара теплоты на технологические нужды

Виды продукции	Р МПа	Х	h	бгп	Р*, МПа	Хпп	hпкс	П, т/см	D т/т	Q ГДж/т	D, т/смену	Q ГДж/см
Молоко и молочные продукты	0,40	0,89	2513	0,43	0,38	0,12	854,4	102	0,22	0,47	22,4	47,9
Масло	0,40	0,89	2513	0,43	0,38	0,12	854,4	1,2	7,0	15	8,4	18,0
Консервы	0,6	0,88	2513	0,68	0,57	0,13	932,6	2,4	3,0	5,64	7,2	13,54
Всего											38	79,44

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

Расходы пара на выработку продукции

Di =di ЧПi, т/смену

Пi - производство продукции, т/смену

На производство молока и кисломолочных продуктов:

D=0,22 . 102 = 22,4т/смену

На производство масла:

D= 7,0 . 1,2 = 8,4

На производство консервов:

D = 3,0 . 2,4 = 7,2туб/смену

Расход теплоты на выработку продукции:

Qi =qi Ч Пi, Гдж/смену

На производство молока и кисломолочных продуктов:

Q₌ 0,47 . 102=47,9 ГДж/смену

На производство масла: Q, = 15,0 * 1,2 = 18 ГДж/смену

На производство консервов: Q =5,64 . 2,4=13,54 ГДж/смену

Сменные расходы пара и теплоты на технологические нужды будут равны соответственно:

Dтн = ?di ЧПi = 22,4+8,4+7,2=38 т/смену

Qтн = ? qi ЧПi =47,9+18+13,54=79,44 ГДж/смену

4. Определение сменных расходов горячей воды, пара и теплоты на нужды горячего теплоснабжения

Расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции

Vi = Wi Ч Пi, мі/см

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

На производишь молока и кисломолочных продуктов:

V 1= 0,4 . 102=40,8 мі/см

На производство масла: V2=5 . 1,2 = 14,4 мі/см

На производство консервов: V3 = 6 . 2,4 = 14,4 мі/см

Ненормируемый расход горячей воды на вспомогательные нужды:

Vн = бw ?Vi = 0,22 . (40,8+6+14,4)= 13,5 мі/см

Общий сменный расход горячей воды

Vгв = ?Vi + Vн + Vст

Vгв = 40,8+6+14,4+13,5=74,7 мі/см

где бw - доля ненормируемого потребления

Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях

D_гв = (V_гв с с(t_гв - t_хв )) Ч 10? і/((h_x -h_к) Ч з_в)

D_гв =(74,7 . 4,19 . 1000 . (68 - 8).10^-3 /((2580,1 - 398,0) . 0,94=9,15

с - теплоёмкость воды = 4,19 кДж/кг.К

с - плотность воды = 1000 кг/м³

t_гв - температура горячей воды = 68⁰С (точка З)

t_хв - температура холодной воды = 8⁰С

h_х - энтальпия влажного насыщенного пара = 2580,1 кДж/кг

h_к - энтальпия конденсата при температуре конденсата = 398 кДж/кг

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? і

Q гв = 9,15 (2580,1-398) .10? і=19,97 ГДж/см

Результаты расчётов заносятся в таблицу 3

Таблица 3. Расходы пара и теплоты на нужды горячего водоснабжения

Виды продукции	Р МПа	Х	hx KДж/кг	tхв	tгв	W мі/т	П т/см	бw	V мі/см	D т/см	Q ГДж/см
Молоко и к-м пр-ия	0,4	0,89	2513	8	68	0,4	102	-	40,8	-	-
Масло	0,4	0,89	2513	8	68	5,0	1,2	-	6	-	-
консервы	0,6	0,88	2513	8	68	6,0	2,4	-	14,4	-	-
Ненормированное потребление воды	-	-	-	-	-	-	-	-	13,5	-	-
Отпуск сторонним потребителям	-	-	-	-	-	-	-	0,22	-	-	-
Всего	-	-	-	-	-	-	-	-	74,7	9,15	19,97

5. 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 Ч10^-9Ч10³ 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 = (-5,7)⁰С (для г. Ижевска)

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

Для производственных корпусов:

q1=0,44 * (1,3 + 0,01 * (- 5,7)) = 0,55 Вт/м³-К

Для вспомогательных цехов:

q2=0,36 * (1,3 + 0,01 * (- 5,7)) = 0,45 Вт/м³К

Для административно-бытовых зданий:

q3 =0,52* (1,3 + 0,01 * (- 5,7)) = 0,65 Вт/м'К

Тогда средний сменный расход теплоты на отопление производственных корпусов:

Q_om = 0,55 * 20000 * (15 - (- 5,7))- 28800 * 10-⁹ = 6,6 ГДж/смену

На отопление вспомогательных цехов:

Q_om, - 0,45 * 5000 .(18- (- 5,7)) * 28800 * 10-⁹ = 1,5 ГДж/смену

На отопление административно-бытовых зданий:

Q_onn =0,65 *3300 -(20 -(-5,7)) *28800 10-⁹ = 1,6 ГДж/смену

Максимальные сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений:

Q*отi = q*отi · Vздi · (tвнi - tн*) · фсм · 10П,

tн* для города Ижевск принимаем из табл.8. Берем -30 єС.

qотi* = qотi · (1,3 + 0,01 · tн*).

Для производственных корпусов:

qотi* = 0,44 · (1,3 + 0,01 · ( -30)) = 0,44 Вт/мі · К

Qотi* = 0,44 · 20000 · (15 - ( -30) · 28800 · 0,000000001 = 11,4 ГДж/смену

Для вспомогательных цехов:

qотi* = 0,36 · (1,3 + 0,01 · ( - 30)) = 0,36 Вт/мі · К

Qотi* = 0,36 · 5000 · (18 - ( -30) · 28800 · 0,000000001 = 2,4 ГДж/смену

Для административно-бытовых зданий:

qотi* = 0,52 · (1,3 + 0,01 · ( - 30)) = 0,52 Вт/мі · К

Qотi* = 0,52 · 3000 · (20 - ( -30) · 28800 · 0,000000001 = 2,4 ГДж/смену

Средние за отопительный период и максимальный сменные расходы теплоты на отопительные нужды:

Qотi = 6,6 + 1,5 + 1,6 = 9,7 ГДж/смену

Qотi* = 11,4 + 2, 4 + 2,4 = 16,2 ГДж/смену

Средние за отопительный период и максимальный сменные расходы пара на отопительные нужды определяются по формулам:



Dот = Qот · 10і / ((hx - hк) · зв)

Dот* = Q*от · 10і / ((hx - hк) ·зв),

где hк - энтальпия конденсата при температуре tк (рис.5, точка Ж)

Dот = 9,7 · 10і / ((2580,1 - 448,3) · 0,94 = 4,8 т/смену

Dот* = 16,2 · 10і / ((2580,1 - 448,3) · 0,94 = 8,1т/смену

Результаты расчетов записываем в таблицу 4.

Таблица 4. Расходы пара и теплоты на нужды отопления

Здания, сооружения	Vзд, мі	qот, Вт/мі·К	qот, Вт/м·і · К	q*от, Вт/ (мі · К)	tн, єС	t*н, єС	tвн, єС	Qот, ГДж/см	Q*от, ГДж/см	Dот, т/см	D*от, т/см
Производственные корпуса	20000	0,44	0,55	0,44	- 5,7	-30	15	6,6	11,4
Вспомогательные цеха	5000	0,36	0,45	0,36	- 5,7	-30	18	1,5	2,4
Административно-бытовые сооружения	3000	0,52	0,65	0,52	- 5,7	-30	20	1,6	2,4
Всего								9,7	16,2	4,8	8,1

6. Определение расходов теплоты и пара на нужды вентиляции

Подогрев воздуха в калориферах для нужд вентиляции производится для отдельных помещений и технологических цехов. Расход теплоты на нагрев воздуха в отдельных зданиях для среднеотопительного периода определяются по формуле:



Qв = qв · Vв.зд · (tвн - tн) · фсм · 10П, где

Vв.зд - объемы вентиляционных помещений технологических цехов. Принимаем равными 0,4 от общих объемов зданий, приведенных в табл. 13, 14; qв - удельные вентиляционные характеристики зданий (табл. 16, 17) qв=0,75; tн - расчетная температура наружного воздуха при проектировании системы вентиляции.

Для города Ижевск принимаем равной -18 єС (табл.8).

Для производственных корпусов:

Vв.зд = 20000 · 0,4 = 8000 мі

Qв = 0,75 · 8000 · (15 - ( - 18) · 28800 · 0,000000001 = 5,7 ГДж/смену

Расход пара на нужды вентиляции производственных корпусов:

Dв = Qв · 10і / ((hx - hпкс) · зк),

где зк - коэффициент полезного использования теплоты в калориферах. Примем его равным 0,8.

Найдем среднюю энтальпию всех производственных корпусов:

hпкс.ср = (854,4+854,4+932,6) / 3 = 880,46 кДж/кг

Тогда для производственных цехов расход пара на нужды вентиляции составит:

Dв = 5,7 · 10і / (2513-880,46) · 0,8) = 4,4 т/смену

Результаты подсчетов заносим в таблицу 5.

Таблица 5. Расходы тепла и пара на нужды вентиляции

Технические цеха	Vзд, мі	qв, Вт/мі·К	tвн, єС	tн, єС	hx, кДж/кг	hпкс, кДж/кг	Qв, ГДж/см	Dв, т/смену
Производственные корпуса	8000	0,75	15	--8	2513	880,46	5,87	4,4



7. Составление балансов потребления и выработки теплоты и пара

Балансы теплоты и пара характеризуют их распределение на основные и вспомогательные нужды предприятия и выражаются уравнениями:

Qпот = Qтн + Qгв + Qот + Qв = 79,44+19,97+9,7+5,7= 114,81 ГДж/смену

Dпот = Dтн + Dгв + Dот + Dв = 38+9,15+4,8+4,4 = 56,35 т/смену

Доля теплоты, расходуемая на отдельные нужды:

бтн = (Qтн / Qпот) · 100% = (79,44/114,81) · 100% = 69,2%

бгв = (Qгв / Qпот) · 100% = (19,97/114,81) · 100% = 17,4%

бот = (Qот / Qпот) · 100% = (9,7/114,81) · 100% = 8,5%

бв = (Qв / Qпот) · 100% = (5,7/114,81) · 100% = 4,96%

Данные сводим в таблицу 6.

Таблица 6. Баланс потребления тепла и пара

Показатели	Технологические нужды	Горячее водоснабжение	Отопление	Вентиляция	Всего
Потребление теплоты, ГДж/смену	79,44	19,97	9,7	5,7	114,81
Потребление пара, т/смену	38	9,15	4,8	4,4	56,35
Доля в потреблении, %	69,2	17,4	8,5	4,96	100

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



Qвыр = Qтн + Qгв + Qот + Qв + Qст + Qсн, где

Qст - отпуск тепла сторонним потребителям;

Qсн - расходы теплоты на собственные нужды;

Dст - отпуск пара сторонним потребителям. Dст=75 т/см

Qст = Dст · (hx - 0,01бвз · hк) · 10Пі, где

бвз - доля возвращаемого конденсата (по заданию бвз = 52%)

hк = 326,8 кДж/кг (точка И).

Тогда Qст = 57 · (2580,1 - 0,01 · 52 · 326,8) · 10Пі = 180,8 ГДж/смену

Расходы теплоты на собственные нужды:

Qсн = всн · (Qтн + Qгв + Qот + Qв + Qст), где

всн - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной. По заданию наша котельная работает на мазуте, поэтому принимаем всн = 0,06. Тогда

Qсн = 0,06 · (79,44+19,97+9,7+5,7+180,8) = 17,7 ГДж/смену

Тогда Qвыр = 79,44+19,97+9,7+5,7+180,8+17,7=313,3 ГДж/смену

Расход пара на собственные нужды котельной:

Dсн = всн · (Dтн + Dгв + Dот + Dв + Dст)

Dсн = 0,06 · (38+9,15+4,8+4,4+75) = 7,9 т/смену

Тогда Dвыр = 38+9,15+4,8+4,4+75+7,9= 139,25 т/смену

Доля теплоты, расходуемой на различные нужды, от общей выработки пара определяется по формуле:

в = (Qi / Qвыр) · 100%



втн = (79,44/313,3) · 100% = 25,4%

вгв = (19,97/313,3) · 100% = 6,4%

вот = (9,7/313,3) · 100% =3,1%

вв = (5,7 / 313,3) · 100% = 1,8%

вст = (180,8/313,3) · 100% = 57,7 %

всн = (17,7/313,3) · 100% = 5,6%

8. Построение графиков потребления теплоносителей

Для характеристики систем теплоснабжения предприятий используются годовые, суточные и сменные графики потребления пара, горячей воды, а также возврата конденсата, отличающиеся значительной неравномерностью.

Сменные графики теплопотребления необходимы для обоснования максимальных часовых нагрузок и подбора теплогенераторов пара и горячей воды, а также расчета установок по утилизации пароконденсатной смеси и определения производительности системы химводоподготовки. Они составляются для условий эксплуатации систем теплоснабжения в сезон массовой переработки сырья при средних для отопительного периода года нагрузках на системы отопления и вентиляции.

Часовые расходы горячей воды по предприятию определяется по формуле:

Vгв = (Vгв - Vст) · ггв / ? ггв, где

ггв - коэффициент неравномерности графика потребления горячей воды предприятием.

? ггв =0,52+0,58+0,85+0,88+0,75+0,72+1,0+0,86=6,16

Часовой расход горячей воды по предприятию в различных интервалах составит:

Vгв = 74,7 · 0,52/ 6,16 = 6,3 мі/ч

Vгв = 74,7 · 0,58 / 6,16 = 7,04 мі/ч

Vгв = 74,7 · 0,85 / 6,16 = 10,3 мі/ч

Vгв = 74,7 · 0,88 / 6,16 = 10,7 мі/ч

Vгв = 74,7 · 0,75 / 6,16 = 9,1 мі/ч

Vгв = 74,7 · 0,72 / 6,16 = 8,7 мі/ч

Vгв = 74,7 · 1,0 / 6,16 = 12,15 мі/ч

Vгв = 74,7 · 0,86 / 6,16 = 10,4 мі/ч

Результаты расчетов заносим в таблицу 8.

Таблица 8. Часовые расходы горячей воды

Потребители	Сменный расход, мі/смену	Часовые интервалы
Предприятие		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Сторонние потребители	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Всего	81	6,3	7,04	10,3	10,7	9,1	8,7	12,15	10,4

Часовые расходы пара на технологические нужды определяются по формуле:

Dтн = Dтн · гтн / ?гтн, где

гтн - коэффициент неравномерности графика потребления пара на технологические нужды (табл.18)

?гтн=0,62+0,82+1,0+0,85+0,72+0,78+0,8+0,76=6,35

Dтн = 38· 0,62 / 6,35 = 3,7т/ч

Dтн = 38 · 0,82 / 6,35 = 4,9 т/ч

Dтн = 38 · 1,0 / 6,35 = 6,0 т/ч

Dтн = 38 · 0,85 / 6,35 = 5,1 т/ч

Dтн = 38 · 0,72 / 6,35 = 94,3 т/ч

Dтн = 38 · 0,78 / 6,35 = 4,6 т/ч

Dтн = 38 · 0,8/ 6,35 = 4,8 т/ч

Dтн = 38 · 0,76 / 6,35 = 4,5 т/ч

Часовые расходы пара на выработку горячей воды:

Dгв = Dгв · Vгв / Vгв,

Для разных часовых интервалов расход пара на горячую воду составит:

Dгв = 9,15 · 6,3 / 74,7= 0,77 т/ч

Dгв = 9,15 · 7,04 / 74,7= 0,86 т/ч

Dгв = 9,15 · 10,3 / 74,7= 1,26 т/ч

Dгв = 9,15 · 10,7 / 74,7= 1,3 т/ч

Dгв = 9,15 · 9,1 / 74,7= 1,1 т/ч

Dгв = 9,15 · 8,7 / 74,7= 1,07 т/ч

Dгв = 9,15 · 12,15 / 74,7= 1,5 т/ч

Dгв = 9,15 · 10,4/ 74,7= 1,27 т/ч

Часовые расходы пара на нужды отопления и вентиляции определяются из условия их равномерности в течение смены:

Dот = Dот / 8 = 4,8 / 8 = 0,6 т/ч,

Dв = Dв / 8 = 4,4 / 8 = 0,55 т/ч

Часовые количества пара, отпускаемого сторонним потребителям, определяются по формуле:

Dст = Dст · гст / ?гст, где

гст - коэффициент неравномерности графиков отпуска пара сторонним предприятиям, (табл.18)

?гст=0,65+0,75+1+0,9+0,87+0,8+0,92+0,85=6,74

Dст = 75 ·0,65/6,74=7,23 т/ч

Dст = 75 · 0,75/6,74 =8,34т/ч

Dст = 75 · 1,0 / 6,74 = 11,13 т/ч

Dст = 75 · 0,9 / 6,74 = 10,01т/ч

Dст = 75 · 0,87 / 6.74 = 9,7 т/ч

Dст = 75 · 0,8 / 6,74 = 8,8 т/ч

Dст = 75 · 0,92 / 6,74 = 10,24 т/ч

Dст = 75 · 0,85 / 6,74 = 9,46 т/ч

Часовые расходы пара на собственные нужды котельной определяются по формуле:

Dсн = всн · (Dтн + Dгв + Dот + Dв +Dст),

Dсн = 0,07 · (3,7+0,77+0,6+0,55+7,23) = 0,77 т/ч

Dсн = 0,07 · ( 4,9+0,86+0,6+0,55+8,34) =0,91 т/ч

Dсн = 0,07 · (6,0+1,26+0,6+0,55+11,13) = 1,17 т/ч

Dсн = 0,07 · (5,1+1,3+0,6+0,55+10,01) = 1,05 т/ч

Dсн = 0,07 · ( 4,3+1,1+0,6+0,55 +9,7) = 0,97 т/ч

Dсн = 0,07 · (4,6+1,07+0,6+0,55 +8,8) = 0,94 т/ч

Dсн = 0,07 · (4,8+1,5+0,6+0,55+10,24) = 1,06 т/ч

Dсн = 0,07 · (4,5+1,27+0,6+0,55+9,46 ) = 0,98 т/ч

Таблица 9. Часовые расходы пара

Потребители	Сменный расход т/смену	Часовые интервалы 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16
Технологические аппараты	38	3,7	4,9	6	5,1	4,3	4,6	4,8	4,5
Система горячего водоснабжения	9,15	0,77	0,86	1,26	1,3	1,1	1,07	1,5	1,27
Система отопления	4,8	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
Система вентиляции	4,4	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55
Сторонние предприятия	75	7,23	8,34	11,13	10,01	9,7	8,8	10,24	9,46
Собственные нужды котельной	7,9	0,77	0,91	1,17	1,05	0,97	0,94	1,06	0,98
Всего	139,25	14,87	16,16	20,71	18,61	17,22	16,56	18,75	17,36

9. Подбор паровых котлов

По сменному графику потребления пара видно, что максимальный часовой расход пара приходится на интервал 10-11, где D = 20,71 т/ч. По таблице 4 выбираем несколько вариантов подбора котлов типа ДЕ, а затем выберем из них наилучший вариант. При этом должны учитываться следующие условия:

- 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. Согласно заданию резерв установленной мощности 28%, следовательно, суммарная мощность котлов должна быть не менее 20,71· 1,28 = 26,5 т/ч;

- 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 отдать 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)

Предлагаем следующие варианты выбора котлов:

1. 3 котла ДЕ 10-14 ГМ номинальной производительностью 10 т/ч

2. 4 котла ДЕ 6,5-14 номинальной производительностью 6,5 т/ч и 1 котел ДЕ 4-14ГМ с номинальной производительностью 4 т/ч.

Средневзвешенный КПД (брутто) котельной:

зк1 = 3(92,2· 10) / 30 = 92,2%

зк2 = 4(91,0 · 6,5) +90,3· 4 / (6,5· 4)+4 = 90,9%

Предпочтение следует отдать варианту с более низким взвешенным коэффициентом полезного действия котельной.

Целевая функция оптимизации выбора котлов формируется следующим образом:

К = ку1 · Dуст1 + ?(куi · Dустi) - min, где

К - аддитивный индекс относительных капитальных затрат на строительство котельной, ч/т;

Ку1 - индекс удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию первого котлоагрегата (табл. 19);

Dуст - установленная номинальная паропроизводительность первого вводного в эксплуатацию котлоагрегата, т/ч;

Куi - индексы удельных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию остальных котлоагрегатов (табл. 19);

Dустi - установленная номинальная паропроизводительность остальных котлоагрегатов, т/ч

К1 = 0,805 · 10 + 0,332 · 10 + 0,332 · 10 = 14,69 ч/т

К2 = 0,963 · 6,5 + (0,437 · 6,5) · 3 +0,542 · 4= 16,95 ч/т

Здесь более оптимален 1 вариант. Итак, выбираем 3 котла ДЕ 10-14 ГМ, т.к они одного типа и имеют наименьший индекс относительных затрат.

Суммарная установленная мощность:

Dуст = 10 · 3 = 30 т/ч. Если отключить один котел, то остальные 4 с суммарной производительностью 26 т/ч смогут обеспечить технологические нужды (26 > 12,5).

Qуст = Qустi

Qустi = Dуст · (hx - hпв) · 10Пі,

Где hпв - энтальпия питательной воды при температуре tпв

hпв = с · tпв = 4,19 · 102 = 427 кДж/кг

Qуст = 30 · (2580,1 - 427) · 10Пі =64,6 ГДж/ч

Фактический резерв установленной мощности котельной определяется по формуле:

R = (Dуст - Dчmax) / Dуст, где

Dчmax - максимальная требуемая выработка пара, Dчmax =20,71 т/ч

R = ((30 - 20,71) / 30) · 100% = 30,1%

10. Определение максимального часового расхода топлива

Максимальный часовой расход натурального топлива определяется по формуле:

Bmax = Dчmax · (hx - hпв) · 10і / (Qн · зк), где

Qн - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (табл. 20)

Выбираем Рязанский мазутзавод, марки 40. Низшая теплота сгорания топлива 40,37 МДж/мі.

Bmax = (20,71 · (2580,1 - 427) · 10і) / (40,37 · 10і · 92,2) = 11,98 нмі/ч

Bymax = (11,98 · 40,37 · 10і) / 29300 = 16,5 кг/ч,



11. Расчет и подбор водоподогревателей для систем отопления горячего водоснабжения

Тепловая мощность горячего водоснабжения определяется по формуле:

Qгв = Vmaxгв · с · с · (tгв - tхв) / 3600 = (12,15 · 4,19 · 1000 · (68 - 8)) / 3600 = 848,5 кВт

Тепловая мощность системы отопления определяется по формуле:

Qот = 1/8 · Q*от · 1000000 · (1/3600) = 0,125 · 16,2 · 1000000 · 0,00027 = 562,5 кВт

Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы горячего водоснабжения определяется по формуле:

Fгв = Qгв / (К · ?tср), где

?tср - средняя разность температур между паром т нагреваемой водой;

К - коэффициент теплопередачи. Принимаем равным 1,8 кВт/м2К

Средняя разность температур определяется на основании температурного графика водоподогревателя (рис. 10, а) по формулам:

?tср = (?tб - ?tм) / ln(?tб / ?tм), если ?tб / ?tм > 1,7

?tср = (?tб + ?tм) / 2, если ?tб / ?tм ? 1,7

По графику определяем, что температура пара равна 165 єС, температура воды на входе в подогреватель равна 8 єС, а выходящей 68 єС.

Наибольшая разность температур будет равна:

?tб = 165 - 68 = 97 єС

Наименьшая разность температур будет равна:

?tм = 95 - 8 = 87 єС

Находим средние значения температур:

?tб / ?tм = 97/87 = 1,11 ? 1,7, следовательно ?tср = (97+87) / 2 = 92 єС

Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы горячего водоснабжения составит:

Fгв = 848,5 / (1,8 · 92) = 4,81 мІ

Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления определяется по формуле:

Fот = Qот / (К · ?tср).

Средняя разность температур между паром и водой определяется на основании температурного графика (рис. 10, б)

?tб = 165 - 135 = 30 єС

?tм = 95 - 67 = 28 єС, ?tб / ?tм = 1,07 < 1,7

Определяем среднюю разность:

?tср = 29 єC

Fот = 562,5 / (1,8 · 29) = 10,7 мІ

Водоподогреватели устанавливаются в центральном теплопункте. Выбираем двухходовые подогреватели с плоскими днищами, целесообразнее выбирать подогреватели с меньшей поверхностью нагрева.

На систему горячего водоснабжения предпочтительно выбрать 2 водоподогревателя ПП 1-6-2-II c площадью поверхности нагрева 6,3 мІ

На систему отопления следует также выбрать 2 водоподогревателя ПП 1-6-2-II площадью поверхности нагрева 6,3 мІ.

Резерв установленной мощности водоподогревателей для систем горячего водоснабжения дFгв определяется по формуле:

дFгв = 100 · (Fфгв - Fгв) / Fфгв, где

Fфгв - фактическая суммарная поверхность нагрева систем горячего водоснабжения. Она равна:

6,3 + 6,3 = 12,6 мІ. Тогда:

дFгв = 100 · (12,6 - 4,81) / 12,6 = 61,8%, что приемлемо, т.к резерв установленной мощности должен быть 20…30% в целях повышения надежности работы системы.

Резерв установленной мощности водоподогревателей для систем отопления определяется по формуле:

дFот = 100 · (Fфот - Fот) / Fфот, где

Fфот - фактическая суммарная поверхность нагрева систем отопления. Она также равна 9,5*2 = 19мІ. Тогда:

дFот = 100 · (19 - 10,7) / 19 = 43,7%, что вполне нормально.

При подборе водоподогревателей были соблюдены основные требования: есть требуемый запас мощности, если остановить один из них, то другие смогут заменить действие в более необходимом направлении, минимум водоподогревателей обеспечен (у нас их два). По номинальной теплопроизводительности и расходу воды подогреватели также подходят.

12. Расчет и подбор основных паропроводов

Необходимо определить внутренний диаметр и подобрать паропроводы распределительного коллектора (рис. 5, трубопроводы Пт, Пг, Пс, По) соответственно по максимальным часовым расходам пара на нужды технологические, горячее водоснабжение и сторонних потребителей (форма 9), а также максимальному часовому расходу пара на нужды отопления в период самой холодной пятидневки года D* (форма 5). Параметры пара принимаются для сторонних потребителей и технологических нужд в точке А (рис.5), а для систем горячего водоснабжения и отопления в точке Б (рис. 5).

Требуемый внутренний диаметр паропровода вычисляется по формуле:

dв = (0,63Кэ · Dc ) / (R · сx), где

Кэ - коэффициент эквивалентной шероховатости (принимается равным 2 · 10 м);

Dc - максимальный секундный расход пара для соответствующего паропровода, кг/с;

R - удельные потери давления, Па/м (принять равными 80…100 Па/м);

сх - плотность влажного насыщенного пара в соответствующих точках (рис. 5), кг/мі.

Она определяется по формуле:

сх = с' · (1 - х) + с'' · х, где

х - степень сухости пара;

с' - плотность кипящей воды при соответствующем давлении (табл. 6);

с'' - плотность сухого насыщенного пара при этом же давлении (табл. 6)

1. Паропровод на технологические нужды:

с' = 1 / 0,00113 = 884,9 кг/мі

с'' = 1/0,18 = 5,56 кг/мі

сх = 884,9 · (1 - 0,9) + 5,56 · 0,9 = 93,5 кг/мі

Dc = 6,0 · 1000 / 3600 = 1,6 кг/с

dв = 0,63 · (2 · 10000)^0,0475 · 1,6 ^0,38 ) / (90 · 93,5)^0,19 = 0,217 м. Выбираем по таблице 23 ближайшее в большую сторону значение диаметра трубопровода - 0,257 м.

2. Паропровод на горячее теплоснабжение:

с' = 1 / 0,00111 = 900,9 кг/мі

с'' = 1 / 0,27 = 3,7 кг/мі

сх = 900,9 · (1 - 0,91) + 3,7 · 0,91 = 84,4кг/мі

Dc = 1,5 · 1000 / 3600 = 0,41 кг/с

dв = 0,63 · (2 · 10000)^0,0475 · 1,41 ^0,38 ) / (90 · 84,4)^0,19 =0,131м.

Принимаем диаметр 0,150 м.

3. Паропровод на отопление:

с' = 1 / 0,00111 = 900,9 кг/мі

с'' = 1 / 0,27 = 3,7 кг/мі

сх = 84,4 кг/мі

Dc = 0,6 · 1000 / 3600 = 0,16 кг/с

Dв =0,63 · (2 · 10000)^0,0475 · 0,16 ^0,38 ) / (90 84,4)^0,19 = 0,092м.

Принимаем значение 0,1 м.

4. Паропровод на сторонние потребители:

с' = 884,9 кг/мі

с'' = 5,56 кг/мі

сх = 93,5 кг/мі

Dc = 11,13 · 1000 / 3600 = 3,09 кг/с

dв = 0,63 · (2 · 10000)^0,0475 · 3,09 ^0,38 ) / (90 · 93,5)^0,19 = 0,277 м.

Принимаем значение 0,309 м.

теплоноситель изоляция пар горячий

13. Расчет и подбор трубопровода горячей воды

Внутренний диаметр трубопровода горячей воды определяется на основании ее максимального часового расхода по формуле:

Dв = v4Vc / рW, где

Vc - максимальный секундный расход горячей воды; Он равен 3,37 · 10Пі мі/с.

W - допускаемая скорость воды.

Допускаемую скорость воды примем 2,1 м/с.

Dв = v(4 · 3,37 · 0,001) / (3,14 · 2,1) = 0,045 м.

Принимаем 0,050 м.

Результаты расчетов также сводим в таблицу 10.

Таблица 10. Характеристика основных наружных теплопроводов

Теплопроводы	Секундный расход,кг/с	dв, м	dн м	лиз Вт/м	диз м	q1н Вт/м	q1из Вт/м	з %	Qэк тут/год
Пт	1,6	0,257	0,373	0,065	0,055	3798,13	302,82	992	595,71
Пг	0,41	0,150	0,159	0,065	0,045	2919,48	174,13	94	-
Пс	3,09	0,309	0,325	0,065	0,055	4508,85	292,93	93,5	-
По	0,16	0,100	0,108	0,065	0,035	2130,18	147,39	93	-
Вг	3,37 · 10Пі	0,050	0,057	0,065	0,020	255,79	67,135	73,7	32,153

14. Расчет и подбор тепловой изоляции теплопроводов

Для подобранных паропроводов и трубопроводов горячей воды толщина слоя изоляции при условии их воздушной прокладки определяется из уравнения:

ln(dиз / dн) = 2р · лиз · ((tт - to) / ql), где

dн и dиз - соответственно наружный диаметр трубопровода и диаметр изолированного трубопровода;

лиз - коэффициент теплопроводности заданного или выбранного теплоизоляционного материала (табл. 24). Выбираем материал минеральная вата, поэтому принимаем значение 0,066 Вт/м·К;

tт и to - соответственно температуры теплоносителя и окружающего воздуха для самой холодной пятидневки года, to = -30 єC;

ql - норма допустимых потерь теплоты в окружающую среду (табл. 25).

Для паропровода на технологические нужды завода:

tт = 165 єС, dн = 0,273. Находим коэффициент ш:

ш= (184,1 + 30) / (184,1 - 25) = 1,345.

Путем аппроксимации находим ql: Получилось 200 Вт/м.

Значит окончательно: ql = 200· 1,345 = 269 Вт/м.

ln dиз / 0,273 = 2 · 3,14 · 0,066 · ((184,1 + 30) / 269) = 0,329

dиз = 0,273 · 1,38 = 0,376 м.

Для паропровода на горячее водоснабжение:

tт = 165 єС, dн = 0,159, ш = 1,5. ql= 126,5.

Окончательно: ql = 126,5 ·1,5 = 189,75 Вт/м.

ln dиз / 0,159 = 2 · 3,14 · 0,066 · ((165 + 30) / 189,75)=0,425

dиз = 1,527·0,159= 0,243 м.

Для паропровода на отопление:

tт = 165 єС, ш = 1,5, dн = 0,108.

ql = 107,7 Вт/м. Окончательно: ql = 107,7 · 1,5 = 161,5 Вт/м.

ln dиз / 0,108 = 2 · 3,14 · 0,066 · ((165 + 30) / 161,5) =0,5

dиз = 0,108· 1,646=0,177м.

Для паропровода на сторонние потребители:

tт = 184,1 єС, ш = 1,345, dн = 0,325, ql =233,15 ql = 233,15· 1,345 =313,6

ln dиз / 0,325 = 2 · 3,14 · 0,066 · ((184,1 + 30) / 313,3) = 0,282

dиз = 0,325 · 1,324= 0,430 м.

Для трубопровода на горячую воду:

dн = 0,057 м, tгв = 68 єС. Находим коэффициент ш:

ш = (68 + 30) / (68 - 25) = 2,28

ql = 35,4 Вт/м.

Окончательный результат:

ql = 35,4 · 2,28 = 80,68 Вт/м

ln dиз / 0,057 = 3,14 · 2 · 0,066 · ((68 + 30) / 80,68)=0,502

dиз = 0,094 м.

Толщина слоя тепловой изоляции вычисляется по формуле:



диз = dн / 2 · (dиз / dн) - 1

Для паропровода на технологические нужды:

диз = 0,273 / 2 · (0,376 / 0,273) - 1 = 0,052 м. Принимаем 0,055 м.

Для паропровода на горячее водоснабжение:

диз = 0,159 / 2 · (0,243 / 0,159) - 1 = 0,042 м. Принимаем значение 0,045 м.

Для паропровода на отопление:

диз = 0,108 / 2 · (0,177 / 0,108) - 1 = 0,034 м. Принимаем значение 0,035 м.

Для паропровода на сторонние предприятия:

диз =0,325 / 2 · (0,430 / 0,325) - 1 = 0,053м. Принимаем 0,055 м.

Для трубопровода на горячую воду:

диз = 0,057 / 2 · (0,0,94 / 0,057) - 1 = 0,0184 м. Принимаем 0,020 м.

Полученные данные также заносим в таблицу 10.

Удельные потери теплоты неизолированных и изолированных теплопроводов вычисляются по формулам:

= , Вт/м

= , Вт/м

б1 - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы, принимаем

6 кВт/мІ·К для пара и 3 кВт/мІ·К для горячей воды;

лтр - коэффициент теплопроводности трубопроводов, принимаем 50 Вт/м·К

б2 - коэффициент теплоотдачи от трубопровода к окружающему воздуху.

б2= (9,8+0,0525(t_п - t_о )

Для паропровода на технологические нужды:

Для изолированного паропровода:

б2из = 9,8 + 0,0525 · (38+30) = 13,37 Вт/мІ·К

= = 302,82Вт /м

Для неизолированного паропровода:

б2н = 9,8 + 0,0525 · ((184,1 - 5) + 30) = 20,77 Вт/мІ·К

= =3798,13 Вт/м

Для паропровода на горячее водоснабжение:

Для изолированного паропровода:

б2из = 9,8 + 0,0525 · (38+30) = 13,37 Вт/мІ·К

= = 174,13 Вт /м

Для неизолированного паропровода:

б2н = 9,8 + 0,0525 · ((165 - 5) + 30) = 19,77 Вт/мІ·К

= = 2919,48 Вт/м

Для паропровода на отопление:

Для изолированного паропровода:

б2из = 9,8 + 0,0525 · (38+30) = 13,37 Вт/мІ·К

= =147,39 Вт/ м

Для неизолированного паропровода:

б2н = 9,8 + 0,0525 · ((165 - 5) + 30) = 19,77 Вт/мІ·К

= =2130,18 Вт/м

Для паропровода на стороннее потребление:

Для изолированного паропровода:

б2из =13,37 Вт/мІ·К

= = 292,93 Вт/м

Для неизолированного паропровода:

б2н =20,77 Вт/мІ·К

= =4508,85 Вт/м

Для теплопровода горячей воды:

б2из = 9,8 + 0,0525 · (40 + 29) = 13,4 Вт/мІ·К

б2н = 9,8 + 0,0525 · (68 + 29) = 14,9 Вт/мІ·К

= =67,135 Вт /м

= = 255,79 Вт/ м

Коэффициент эффективности тепловой изоляции рассчитываем по формуле:

= %,

Для паропровода на технологические нужды:

= =92%,

Для паропровода на горячее водоснабжение:

= =94%,

Для паропровода на нужды отопления:

= =93%,

Для паропровода на нужды сторонних потребителей:

= =93,5%

Для теплопровода горячей воды:

= =73,7%

Определить годовую экономию условного топлива за счет изоляции наружного паропровода в производственный корпус и наружного трубопровода горячей воды в этот же корпус можно по формуле:

Qэк = ж · 365 · (qlн - qlиз) · 24 · L · 3600 · 10П / (29400 · зк), где

ж - коэффициент, учитывающий степень использования теплопроводов и колебания температуры окружающего воздуха. Принимаем равным 0,73;

L - расстояние от котельной до производственного корпуса (берем по заданию 200 м.)

з_к=92,2

Для технологических корпусов:

Qэк = 0,73 · 365 · (3798,13 - 302,82) · 24 · 200 · 3600 · 10^-4 / (29300 · 92,2) = 595,71 тут/год

Для цеха с горячей водой:

Qэк = 0,73 ·365 · (255,79 - 67,135) · 24 · 200 · 3600 · 10^-4 / (29300 · 92,2) = 32,153 тут/год.

Результаты расчетов заносят в таблицу 10.

15. Определение годовых расходов теплоты, пара и топлива

Годовая выработка теплоты определяется по формуле:



Qгод = Qгод.тн + Qгод.гв + Qгод.от + Qгод.в + Qгод.ст + Qгод.сн,

Qгод.тн = Qтн · zp · шпм, где

zp - число рабочих смен в год, для молочного завода 580;

шпм - средние за год коэффициенты загрузки производственных мощностей (принимаем 0,9).

Qгод.гв = Qгв · zp · шпм,

Qгод.от = Qот · 3Zот · шот, где

Zот - продолжительность относительного периода года, суток для Ижевска 218;

шот - коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы отопления в связи с энергосберегающими мероприятиями в выходные дни и нерабочие смены, примем равным 0,73.

Qгод.в = Qв · 3Zот · шв, где

шв - коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы вентиляции, примем равным 0,65.

Qгод.ст = Qст · Zст · шпм, (число рабочих смен в год принимается равным до 500, а коэффициент загрузки производственных мощностей - 0,75…0,85), принимаем 0,8.

Qгод.сн = всн · (Qгод.тн + Qгод.гв + Qгод.от + Qгод.в + Qгод.ст),

где всн = 0,06 - было рассчитано раньше.

Следовательно:

Qгод.тн = 79,44 · 580 · 0,9 = 40546,2 ГДж/год;

Qгод.гв = 19,97 · 580 · 0,9 = 10192,7 ГДж/год;

Qгод.от = 9,7 · 3 · 218 · 0,73 = 4814 ГДж/год;

Qгод.в = 5,7 · 3 · 218 · 0,66 = 2423 ГДж/год;

Qгод.ст = 180,8 · 500 · 0,8=72320 ГДж/год;

Qгод.сн = 0,06 · (40546,2 + 10192,7 + 4631 + 2423 + 72320) = 7806,8 ГДж/год;

Qгод = 40546,2 + 10192,7 + 4631 + 2423 + 72320 + 7806,8 = 137919,7 ГДж/год.

Годовая выработка пара определяется по формуле:

Dгод = Qгод · 1000 / (hx - hпв) = 137919,7*10³ / (2580,1 - 427,4) = 64068,2 тут/год.

Годовой расход условного топлива определяется по формуле:

Bгод.у = Qгод · 100000 / (29300 ·зк) = 137919,7*10⁵/ (29300 · 92,2) = 5105,3 тут/год.

Годовой расход натурального топлива определяется по формуле:

Вгод = Вгод.у / Э, где Э - топливный эквивалент, определяемый по формуле:

Э = Qpн / 29300 = 40,37 · 1000 / 29300 = 1,37, значит:

Вгод = 5105,3 / 1,37 = 3726,5 тыс мі/год.

Результаты представляем в таблице 11.

Таблица 11. Структура годового теплового баланса

Статьи расхода	ГДж/год	%
Расход теплоты на технологические нужды	40546,2	29,39
Расход теплоты на нужды горячего водоснабжения	10192,7	7,39
Расход теплоты на нужды отопления	4631	3,35
Расход теплоты на нужды вентиляции	2423	1,75
Отпуск теплоты сторонним потребителям	72320	52,43
Расход теплоты на собственные нужды	7806,8	5,66

Всего 137919,7 100

16. Определение технико-экономических показателей работы системы теплоснабжения

Стоимость годового расхода топлива определяется по формуле:

Сгод.в = Вгод · Sв,

где Sв - стоимость топлива. Принимаем Sв = 2000 руб/тыс.мі

Сгод.в = 3726,5 · 2000 = 7,45 млн.руб./год

Годовые затраты на производство теплоты определяются по формуле:

Сгод.Q = Сгод.в / гв,

Где гв - доля затрат топлива в себестоимости производства теплоты (принимаем по рис 11, что при Dуст = 30 г =0,53), следовательно:

Сгод.Q = 7,45 / 0,53 = 14,05 млн. руб./год.

Себестоимость производства 1 ГДж теплоты и 1 т пара определяется по формулам:

SQ = Cгод.Q / Qгод,

SQ = Cгод / Dгод, значит:



SQ = 14050000 / 137919,7 = 101,87 руб./ГДж

SQ = 14050000 / 64068,2 = 219,3 руб./т.



Заключение

При работе над проектом рассчитана и спроектирована система автономного теплоснабжения молочного завода от собственной котельной для города Салават. Вначале были подобраны параметры теплоносителей для распределительного коллектора и всех паропроводов, которые идут в соответствующий цех. Также были определены параметры пароконденсатной смеси во всех конденсатпроводах.

Рассчитаны сменные расходы на технологические нужды по отдельным видам продукции и всего по предприятию в целом. Предприятие расходует в смену на технологические нужды 38 т пара и 79,44 ГДж теплоты. Основная доля пара уходит на производство цельного молока - 22,4 т.

На нужды горячего водоснабжения в смену требуется 9,15 т пара, и здесь большая доля приходится на молоко и молочные продукты.

На нужды отопления для города Ижевск приходится 3,1 % от общего теплопотребления.

На основании расчетов построены графики потребления горячей воды и пара в разных часовых промежутках смены. Они неравномерны. Максимум расхода пара приходится на период 10-11 часов, он составляет 20,71 т/ч. Что касается горячей воды, большее потребление замечено в период 14-15 часов, оно составляет 1,5 т/ч.

На основании данных часового потребления пара, выбран котельный агрегат, состоящий из 3 котлов типа ДЕ 10-14 ГМ. Их установленная мощность 30 т/ч, при этом максимальный расход топлива составляет 11,98 нмі/ч.

Для подогрева горячей воды выбрали 2 подогревателя ПП 1-6-2-II, для системы отопления выбрали также 2 подогревателя ПП 1-9-7-II.

Подобраны диаметры и изоляция для основных паропроводов трубопроводов горячей воды, посчитана эффективность применения тепловой изоляции. Из этих расчетов видно, что экономится значительная доля тепла, а именно 595,71 тут/год для технологических нужд и 32,153 тут/год для теплопровода горячей воды.

В заключение этой работы приведены годовые расходы теплоты, пара, топлива, а также определены технико-экономические показатели работы спроектированной нами системы теплоснабжения. При этом в год для работы молочного завода требуется 3726,5 т. топлива на сумму 7,45 млн. руб.



Список литературы

1. Г.С. Руденко, А.А Башкатова. Теплоснабжение предприятий по переработке животноводческого сырья, Москва 1999.

2. Ноздрин С.И, Руденко Г.С. Рациональное использование топлива на предприятиях мясной и молочной промышленности, Москва 1985.

3. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя, Москва, Минтопэнерго 1995.

4. Зотов В.В, Руденко Г.С. Теплотехника. Расчетные уравнения, справочный материал, МГУПБ 2004.

5.Энергетическое топливо СССР. Справочник, Москва 1991.

6. Правила эксплуатации теплопотребляющих установок тепловых сетей и правила техники безопасности при эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей, Москва 1992.

7. Большая советская энциклопедия.

Размещено на Allbest.ru