Теплоснабжение предприятий по переработке животноводческого сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО СЫРЬЯ

1. Расчёт реперных точек

Точка А

Для обеспечения высокой экономичности котлов давление вырабатываемого пара принимаем Р_А=9 ата (0,9 МПа) при степени сухости х_А=0,95

Энтальпия влажного насыщенного пара при этом находится по формуле

h_x=h' +rx,

где h_x - энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг;

h' - энтальпия кипящей воды, кДж/кг;

r - теплота парообразования, кДж/кг.

При 0,9 Мпа h'= 742,6 кДж/кг;

r =2030,4 кДж/кг;

t_А= 175,36 ^оС.

h_xА=742,6+0,95*2030,4=2671,48кДж/кг

Точка Б

Пар с начальной энтальпией после редуцирования до Р_А=7 ата (0,7 МПа) используется в качестве теплоносителя в пароводяных подогревателях системы отопления и горячего водоснабжения.

h_xБ = h_xА=2671,48кДж/кг

При 0,7 МПа h' = 697,1 кДж/кг,

r = 2065,8 кДж/кг,

t_Б = 167,96 ^оС.

Тогда х_Б= (2671,48-697,1)/2065,8 =0,956

Точка В

При транспортировки пара от котельной до теплового пункта (узла) производственного корпуса происходит снижение давления из-за гидравлического сопротивления паропровода и энтальпии из-за тепловых потерь. Значение давления и энтальпии пара в точке В определяется в зависимости от расстояния от котельной до теплопункта.

Потери давления на100 м паропровода принимаем 10кПа.

Потери энтальпии пара принимаем 1,5% на 100 м паропровода.

Р_В= Р_А - Р_потерь = 0,90-0,015=0,885 МПа

h_xВ = h_xА - h_потерь =2671,48*0,985=2631,41кДж/кг

При 0,885 МПа h'= 739.42кДж/кг;

r =2032,92 кДж/кг;

t_В= 174,637 ^оС.

Тогда х_В=(2631,41-739,42)/2032,92=0,93

Точка Г1

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 редуцирующих устройств, в которых происходит дросселирование пара.

Давление пара в технологических аппаратах убойного цеха принимаем Р_Г1 =3,5 ата (0,35 МПа).

h_xГ1 = h_xВ = 2631,41кДж/кг

При 0,3 МПа h'= 561,4 кДж/кг;

r =2164,1 кДж/кг;

t_Г1= 133,54^оС.

Тогда х_Г1=(2631,41-561,4)/2164,1=0,96

Точка Г2

Давление пара в технологических аппаратах колбасного цеха принимаем Р_Г2 =4,0 ата (0,40 МПа).

h_xГ2 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг

При 0,40 МПа h'= 604,7 кДж/кг;

r =2133,8 кДж/кг;

t_Г2= 143,62 ^оС.

Тогда х_Г2=(2631,41-604,7)/2133,8=0,95

Точка Г3

Давление пара в технологических аппаратах цеха сухих животных кормов принимаем Р_Г4 =6,0 ата (0,60 МПа).

h_xГ4 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг

При 0,60 МПа h'= 670,4 кДж/кг;

r =2086,0 кДж/кг;

t_Г4= 158,84 ^оС.

Тогда х_Г4=(2631,41-670,4)/2086,0=0,94

Точка Г4

Давление пара в технологических аппаратах жирового цеха принимаем Р_Г3 =3,0 ата (0,30 МПа).

h_xГ3 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг

При 0,30 МПа h'= 561,1 кДж/кг;

r =2164,1 кДж/кг;

t_Г3= 133,54 ^оС.

Тогда х_Г3=(2631,41-561,1)/2164,1=0,96

Точка Г5

Давление пара в технологических аппаратах цеха консервов принимаем Р_Г5 =5,0 ата (0,50 МПа).

h_xГ5 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг

При 0,50 МПа h'= 640,1 кДж/кг;

r =2108,4 кДж/кг;

t_Г5= 151,85 ^оС.

Тогда х_Г5=(2631,41-640,1)/2108,4=0,94

Точка Д1

Падение давления в аппаратах составляет 10%.

Энтальпия пароконденсатной смеси в точке Д определяется при давлении Р_Д по формуле

h_пкс = h' +rx_пп,

где h_пкс - энтальпия пароконденсатной смеси, кДж/кг,

x_пп - доля «пролётного» пара.

Р_Д1=Р_Г1-Р_потерь=0,3 (1-0,1)=0,27 МПа

При 0,27 МПа h'=546,2 кДж/кг;

r = 2174,5кДж/кг;

t_Д1= 129,98 ^оС.

Доля «пролётного» пара для убойного цеха x_пп=0,2.

Тогда h_пксД1=546,2+2174,5*0,2= 981,1кДж/кг

Точка Д2

Р_Д2=Р_Г2-Р_потерь=0,40 (1-0,1)=0,36 МПа

При 0,36 МПа h'= 588,5 кДж/кг;

r =2145,3 кДж/кг;

t_Д2= 139,87 ^оС.

Доля «пролётного» пара для колбасного цеха x_пп=0,15.

Тогда h_пксД2=588,5+2145,3*0,15=910,3кДж/кг

Точка Д4

Р_Д3=Р_Г3-Р_потерь=0,30 (1-0,1)=0,27 МПа

При 0,27 МПа h'= 546,2 кДж/кг;

r =2174,5 кДж/кг;

t_Д3= 129,98 ^оС.

Доля «пролётного» пара для жирового цеха x_пп=0,2.

Тогда h_пксД3=546,2+2174,5*0,2=981,1 кДж/кг

Точка Д3

Р_Д4=Р_Г4-Р_потерь=0,60 (1-0,1)=0,54 МПа

При 0,54 МПа h'= 652,8 кДж/кг;

r =2099,1 кДж/кг;

t_Д4= 154,77 ^оС.

Доля «пролётного» пара для цеха сухих животных кормов x_пп=0,15.

Тогда h_пксД4=652,8+2099,1*0,15=967,7 кДж/кг

Точка Д4

Р_Д3=Р_Г3-Р_потерь=0,30 (1-0,1)=0,27 МПа

При 0,27 МПа h'= 546,2 кДж/кг;

r =2174,5 кДж/кг;

t_Д3= 129,98 ^оС.

Доля «пролётного» пара для жирового цеха x_пп=0,2.

Тогда h_пксД3=546,2+2174,5*0,2=981,1 кДж/кг

Точка Д5

Р_Д5=Р_Г5-Р_потерь=0,50 (1-0,1)=0,45 МПа

При 0,45МПа h'= 623,2 кДж/кг;

r =2120,6 кДж/кг;

t_Д5= 147,92 ^оС.

Доля «пролётного» пара для цеха консервов x_пп=0,15.

Тогда h_пксД5=623,2+2120,6*0,15=941,3 кДж/кг

Точка Е

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 ^оС.

При этом происходит полная конденсация пароконденсатной смеси с последующем переохлаждением конденсата до температуры 80 ^оС.

Энтальпия конденсата определяется по формуле

h_К= c_В*t_К,

где c_В - теплоёмкость конденсата, кДж/кг.

Для воды c_В = 4,19 кДж/кг.

h_К = 80*4,19=335,2 кДж/кг

Р_Е=0,9*Р_Дср= 0,9*0,378= 0,34МПа

Р_Дср = (0,27+0,36+0,27+0,54+0,45)/5=0,378 МПа

Степень переохлаждения конденсата определяется по формуле

Дt =t_Н - t_К, ^оС,

где t_Н - температура насыщенного пара при давлении на выходе из теплообменного аппарата.

При Р_Е=0,34 МПа t_Н=137,86^оС.

Тогда Дt=137,86-80=57,86 ^оС

Точка Ж

Водоподогреватели системы отопления и горячего водоснабжения устанавливаются в центральном теплопункте непосредственно в котельной. В зависимости от расчётной температуры для самой холодной пятидневки года (для г. Москва -25С) принимаем температура прямой воды t _прям = 130^оС и обратной воды t _обр=65^оС отопления.

Температуру конденсата после водоподогревателя принимаем на 35 ^оС выше температуры обратной воды отопления. t _КЖ=100 ^оС.

h_К =100*4,19=419кДж/кг

Потери давления пара в водоподогревателях принимаем 10%.

Р_Ж=Р_Б - Р _потерь= 0,7*(1-0,10)=0,63 МПа

При 0,63 МПа t_Н =160,75 ^оС

Тогда Дt=160,75-100=60,75 ^оС

Точка З

Принимаем температуру горячей воды t_ГВ=70 ^оС.

Температуру конденсата после водоподогревателей системы горячего водоснабжения принимаем на 30 ^оС выше t_ГВ. t_К=100 ^оС.

h_К = 100*4,19=419 кДж/кг

Р_З=Р_Б - Р _потерь= 0,7*(1-0,10)=0,63 МПа

Дt=161,25-100=60,75^оС

Точка И

Давление возвращаемого от сторонних потребителей конденсата принимаем Р_И=0,3 МПа.

Температура конденсата t_К=82 ^оС.

h_К = 82*4,19=343,58 кДж/кг

При 0,30 МПа t_Н =133,54 ^оС

Дt= 133,54-82=51,54 ^оС

2. Определение удельных расходов теплоты на выработку отдельных видов продукции

Удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции (на 1т и 1 туб длу консервов) определяется по формуле

q_i=d_i*(h_i*(1-б_ГПi)+(hi-h_ПКСi) б_ГПi)*10^-3, ГДж/т (ГДж/туб),

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

h_i-энтальпия пара, поступающего в цех, кДж/кг,

б_ГПi - доля «глухого» пара от его общего потребления,

h_ПКСi - энтальпия пароконденсатной смеси, кДж/кг.

1. Мясо свинины и говядины (38+42=80т/см)

d ₁=0,35т/т; б_ГП1=0,40

q₁=0,35*(2631,41*(1-0,40)+(2641,41-981,1)*0,40)*10^-3=0,78ГДж/т

2. Колбасные изделия (25 т/см)

d₂=2,3т/т; б_ГП2=0,35

q₂=2,3*(2631,41*(1-0,35)+(2631,41-910,3)*0,35)*10^-3=5,55 ГДж/т

3. Жиры (3,0т/см)

d₃=0,70/т; б_ГП2=0,70

q₃=0,70*(2631,41*(1-0,70)+(2631,41-967,7)*0,70)*10^-3=1,4 ГДж/т

4. Сухие животные корма (2,5 т/см)

d₄=6,8т/т; б_ГП2=0,70

q₄=6,8*(2631,41*(1-0,70)+(2631,41-981,1)*0,70)*10^-3=13,2ГДж/т

5. Консервы (1,7 т/см)

d₅=5,1т/т; б_ГП2=0,80

q₅=5,1*(2631,41*(1-0,80)+(2631,41-941,3)*0,80)*10^-3=9,58 ГДж/т

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

1. Расходы пара на выработку продукции определяются по формуле

D_i = d_i*П_i,

где П_i - производство продукции, т/см (туб/см)

2. Расходы теплоты на выработку продукции определяется по формуле

Q_i=q_i*П_i

3. Сменные расходы пара и теплоты на технологические нужды определяются по формулам

D_ТН=?d_i*П_i, т/см Q_ТН=?q_i*П_i, ГДж/см

Мясо свинины и говядины (38+42=80 т/см)

D₁ =0 т/см

Q₁=80*0,78=62,4 ГДж/см

Колбасные изделия (25т/см)

D₂ =25*2,3=57,5 т/см

Q₂=25*5,55=138,75 ГДж/см

Жиры (3,0 т/см)

D₃ =3,0*0,70=2,1т/см

Q₃=3,0*1,4=4,2 ГДж/см

Сухие животные корма (2,5 т/см)

D₄ =2,5*6,8=17т/см

Q₄=2,5*13,2=33 ГДж/см

Консервы (1,7 туб/см)

D₅ =1,7*5,1=8,67 т/см

Q₅=1,7*9,58=16,3 ГДж/см

D_ТН=0+57,5+2,16+17+8,67=87,83 т/см

Q_ТН=62,4+138,75+4,2+33+16,3=254,65 ГДж/см

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

1. Расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции определяется по формуле

V_i=W_i* Пi, мі/смену,

где W_i - удельные расходы горячей воды на выраьотку продукции, мі/т (мі/туб - для консервов).

2. Ненормируемый расход горячей воды на вспомогательные нужды определяется по формуле

V_Н = б_w*?V_i, мі/см,

где б_w - доля ненормируемого потребления.

3. Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях определяется по формуле

V_ГВ =?V_i +V_Н + V_СТ, мі/см,

где V_СТ - отпуск горячей воды сторонним потребителям, мі/см.

4. Расход пара на нагрев воды в пароводяных падогревателях определяется по формуле

D_ГВ= (V_ГВ *с*с*(t_ГВ-t_ХВ))/((h_Х-h_К)*з_В), т/см,

где с - теплоёмкость воды (с=4,19 кДж/кг*К),

с - плотность воды (с=1000 кг/мі),

t_ГВ и t_ХВ -соответственно температуры горячей и холодной воды, ^оС,

h_Х - энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг,

h_К - энтальпия конденсата при температуре конденсата t_К,кДж/кг,

з_В - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимаем 0,95)

5. Расход теплоты на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения определяется по формуле

Q_ГВ=D_ГВ*(h_Х-h_К)*10^-3, ГДж/см.

Мясо свинины и говядины (38+42=80т/см)

W₁=3,8 мі/т

V₁ =3,8*80=304 мі/см

Колбасные изделия (25т/см)

W₂=4,1 мі/т

V₂ =25*4,1=102,5 мі/см

Жиры (3,0т/см)

W₃=5,0 мі/т

V₃ =3,0*5,0=15 мі/см

Сухие животные корма (2,5 т/см)

W₄=14,6 мі/т

V₄ =2,5*14,6=36,5 мі/см

Консервы (1,7 т/см)

W₅=9,2 мі/т

V₅ =1,7 *9,2=15,64 мі/см

При производительности по 80 т/см б_w =0,16

V_Н = 0,16*(304+102,5+15+36,5+15,64)=75,78 мі/см

V_ГВ = (304+102,5+15+36,5+15,64)+75,78=549,42 мі/см

При t_ГВ=70^оС и t_ХВ=15 ^оС

D_ГВ= 549,42*4,19*1000*(70-15)/((2671,48-419)*0,95)*10^-3=59,17 т/см

Q_ГВ=59,17*(2671,48-419)*10^-3 =133,28 ГДж/см.

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

1. Средние сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений определяется по формуле

Q_ОТi=q_ОТi*V_ЗДi*(t_ВНi-t_Н)*ф_СМ*10^-9 ГДж/см

q_ОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при t_Н, Вт/мі*К;

V_ЗДi-объёмы отапливаемых зданий по наружному периметру, мі;

t_ВНi - температура воздуха внутри отапливаемых зданий, ^оС;

t_Н - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, ^оС;

ф_СМ - продолжительность рабочей смены, с.

2. q_ОТi =q_ОТi*(1,3+0,01* t_Н), Вт/мі*К

q_ОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий, Вт/мі*К.

3. Максимальные сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений определяются по формуле

Q*_ОТi=q*_ОТi*V_ЗДi*(t_ВНi-t*_Н)*ф_СМ*10^-9 ГДж/см

q_ОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при t_Н, Вт/мі*К;

t_Н - расчётная температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года, ^оС.

4. q*_ОТi =q_ОТi*(1,3+0,01t*_Н), Вт/мі*К

5. Средние за отопительный период и максимальный сменные расходы теплоты на отопительные нужды определяются по формулам

Q_ОТ= ?Q_ОТi, ГДж/см и Q*_ОТ=?Q*_ОТi, ГДж/см

6. Средние за отопительный период и максимальные сменные расходы пара на отопительные нужды определяются по формулам

D_ОТ=Q_ОТ*10³/((h_х-h_к)*з_в), т/см и D*_ОТ=Q*_ОТ*10³/((h_х-h_к)*з_в), т/см

h_х - энтальпия конденсата при температуре t_К, кДж/кг (точка Ж)

1. Корпус первичной переработки

V_ЗД1=35000 мі

t_ВН1=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ1 = 0,20 Вт/мі*К

q_ОТ1=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/мі*К

Q_ОТ1=0,2536*35*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=5,93 ГДж/см

q*_ОТ1=0,20*(1,3+0,01*(-25))=0,21Вт/мі*К

Q*_ОТ1=0,21*35*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=9,52 ГДж/см

2. Колбасный цех

V_ЗД2=20000 мі

t_ВН2=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ2 = 0,20 Вт/мі*К

q_ОТ2=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536Вт/мі*К

Q_ОТ2=0,2536*20*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=3,39ГДж/см

q*_ОТ2=0,20*(1,3+0,01*(-25))=0,21 Вт/мі*К

Q*_ОТ2=0,21*20*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=5,44 ГДж/см

3. Консервный цех

V_ЗД3=15000 мі

t_ВН3=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ3 = 0,20 Вт/мі*К

q_ОТ3=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/мі*К

Q_ОТ3=0,2536*20*10³*(20+63,2)*10^-9*8*3600=2,54 ГДж/см

q*_ОТ3=0,20*(1,3+0,01*(-25))=0,21 Вт/мі*К

Q*_ОТ3=0,21*15*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=4,08 ГДж/см

4. Санбойня

V_ЗД4=4000 мі

t_ВН4=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ4 = 0,30 Вт/мі*К

q_ОТ4=0,30*(1,3+0,01*(-3,2))=0,3804 Вт/мі*К

Q_ОТ4=0,3804*4*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=1,02 ГДж/см

q*_ОТ4=0,30*(1,3+0,01*(-25))=0,315 Вт/мі*К

Q*_ОТ4=0,315*4*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=1,23 ГДж/см

5. Помещение для кратковременного содержания скота

V_ЗД5=1500 мі

t_ВН5=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ5 = 1,5Вт/мі*К

q_ОТ5=1,5*(1,3+0,01*(-3,2))=1,902 Вт/мі*К

Q_ОТ5=1,902*1,5 *10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=1,906 ГДж/см

q*_ОТ5=1,5*(1,3+0,01*(-25))=1,575 Вт/мі*К

Q*_ОТ5=1,575*1,5*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=3,06 ГДж/см

6. Вспомогательные цеха

V_ЗД6=20000 мі

t_ВН6=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ6 = 0,25 Вт/мі*К

q_ОТ6=0,25*(1,3+0,01*(-3,2))=0,317 Вт/мі*К

Q_ОТ6=0,317*11*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=4,236 ГДж/см

q*_ОТ6=0,25*(1,3+0,01*(-25))=0,2625 Вт/мі*К

Q*_ОТ6=0,2625*20*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=6,804 ГДж/см

7. Бытовые помещения

V_ЗД7=12000 мі

t_ВН7=20 ^оС

t_Н= -3,2^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ7 = 0,20 Вт/мі*К

q_ОТ7=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/мі*К

Q_ОТ7=0,2536*12*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=2,03ГДж/см

q*_ОТ7=0,20*(1,3+0,01*(-25))=0,21Вт/мі*К

Q*_ОТ7=0,21*12*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=3,26 ГДж/см

8. Административные помещения

V_ЗД8=2500 мі

t_ВН8=20 ^оС

t_Н= -3,2 ^оС

ф_СМ=8 часов

q_ОТ8 = 0,50 Вт/мі*К

q_ОТ8=0,50*(1,3+0,01*(-3,2))=0,634 Вт/мі*К

Q_ОТ8=0,634*2,5*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=1,059 ГДж/см

q*_ОТ8=0,50*(1,3+0,01*(-25))=0,525 Вт/мі*К

Q*_ОТ8=0,525*2,5*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=1,701 ГДж/см

Q_ОТ=5,93+3,39+2,54+1,02+1,906+4,236+2,03+1,059=22,1 ГДж/см

Q*_ОТ=9,52+5,44+4,08+1,63+3,06+6,804+3,26+1,701=35,5 ГДж/см

D_ОТ=22,1*1000/((2671,48-419)*0,95)=10,3 т/см

D*_ОТ=35,5*1000/((2671,48-419)*0,95)=16,6 т/см

6. Составление балансов потребления и выработки теплоты и пара

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

Q_ПОТ=Q_ТН+Q_ГВ+Q_ОТ+Q_В, ГДж/см

D_ПОТ=D_ТН+D_ГВ+D_ОТ+D_В, т/см

При этом доли теплоты, расходуемой на различные нужды, определяются по формулам:

б_ТН=(Q_ТН/Q_ПОТ)*100%;

б_ГВ=(Q_ГВ/Q_ПОТ)*100%;

б_ОТ=(Q_ОТ/Q_ПОТ)*100%;

б_В=(Q_В/Q_ПОТ)*100%.

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

Q_ВЫР=Q_ТН+Q_ГВ+Q_ОТ+Q_В +Q_СТ+Q_СН, ГДж/см

D_ВЫР=D_ТН+D_ГВ+D_ОТ+D_В+D_Ст+D_СН, т/см

Отпуск теплоты сторонним потребителям определяется по формуле

Q_СТ=D_СТ*(h_х-0,01б_взh_к)*10^-3, ГДж/см

D_СТ - отпуск пара сторонним потребителям, т/см;

h_х - энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг (точка А)

б_вз - доля возвращаемого конденсата, %

h_к - энтальпия возвращаемого сторонними потребителями конденсата, кДж/кг (точка И).

Расходы теплоты Q_СН и пара D_СН на собственные нужды котельной определяются по формулам

Q_СН=в_СН(Q_ТН+Q_ГВ+Q_ОТ+Q_В +Q_СТ), ГДж/см

D_СН= в_СН (D_ТН+D_ГВ+D_ОТ+D_В+D_СТ), т/см

в_СН - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной.

При этом доля теплоты, расходуемой на различные нужды, от общей выработки пара определяются по формуле в = (Q_i/Q_ВЫР)*100%.

Q_ПОТ=254,65+133,28+22,1=410,03 ГДж/см

D_ПОТ=87,83+59,17+10,3=157,3 т/см

б_ТН=(254,65/410,03)*100%=62,1%

б_ГВ=(133,28/410,03)*100%=32,5%

б_ОТ=(22,1/410,03)*100%=5,38%

б_В=0

Q_СТ=62*(2671,48-0,01*0,51*343,58)*10^-3=165,52 ГДж/см

D_СТ=62 т/см

б_вз=51%

Q_СН=0,025*(254,65+133,28+22,1+165,52)=14,4 ГДж/см

в_СН=0,025 (для котельных, работающих на твёрдом топливе)

D_СН= 0,025*(87,83+59,17+10,3+62)=5,48 т/см

Q_ВЫР=254,65+133,28+22,1+165,52+14,4=589,95 ГДж/см

D_ВЫР=87,83+59,17+10,3+62+5,48=224,78 т/см

в_ТН =(254,65/589,95)*100=43,16%

в_ГВ =(133,28/589,95)*100=22,59%

в_ОТ =(22,1/589,95)*100=3,75%

в_СТ =(165,52/589,95)*100=28%

в_СН =(14,4/589,95)*100=2,44%

в_В =0

7. Построение графиков потребления теплоносителей

Для характеристики систем теплоснабжения предприятий используются годовые, суточные и сменные графики потребления пара, горячей воды, а так же возврата конденсата, отличающиеся 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 определяется режимами использования теплового технологического оборудования, а так же 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 так же расчёта установок по утилизации пароконденсатной смеси и определения производительности системы химводоподготовки. Они составляются для условий эксплуатации систем теплоснабжения в сезон массовой переработки сырья при средних за отопительный период года нагрузках на системы отопления и вентиляции.

Часовые расходы горячей воды по предприятию определяются по формуле

V^чi_ГВ=(V_ГВ-V_СТ)*г_ГВi/? г_ГВi, мі/ч

г_ГВi - коэффициент неравномерности графика потребления горячей воды предприятием.

Часовые количества горячей воды, отпускаемой сторонним потребителям, определяется по формуле

V^чi_СТ= V_СТ* г_ГВ(СТ)i/? г_ГВ(СТ)i, мі/ч

г_ГВ(СТ)i - коэффициент неравномерности графика отпуска горячей воды сторонним потребителям.

Часовые расходы пара на технологические нужды определяются по формуле

D^чi_ТН=D_ТН*г_ТНi/? г_ТНi, т/ч

г_ТНi - коэффициент неравномерности графика потребления пара на технологические нужды.

Часовые расходы пара на выработку горячей воды

D^чi_ГВ=D_ГВ* V^чi_ГВ / V_ГВ, т/ч

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

D^чi_ОТ=D_ОТ/8, т/ч и D^чi_В=D_В/8, т/ч.

Часовые количества пара, отпускаемого сторонним потребителям, определяются по формуле

D^чi_СТ=D_СТ* г_СТi/? г_СТi, т/ч

г_СТi - коэффициент неравномерности графиков отпуска пара сторонним потребителям.

Часовые расходы пара на собственные нужды котельной определяются по формуле

D^чi_СН= в_СН (D^чi_ТН+D^чi_ГВ+D^чi_ОТ+D^чi_В+D^чi_СТ), т/ч

г_ГВ1 =0,55

г_ГВ2 =0,60

г_ГВ3 =0,80

г_ГВ4 =0,90

г_ГВ5 =0,70

г_ГВ6 =0,80

г_ГВ7 =0,90

г_ГВ7 =1,0

? г_ГВ=0,55+0,60+0,80+0,90+0,70+0,80+0,90+1,0=6,35

V^ч1_ГВ=549,42/6,25*0,55=48,3 мі/ч

V^ч2_ГВ=549,42/6,25*0,60=52,74 мі/ч

V^ч3_ГВ=549,42/6,25*0,80=70,32 мі/ч

V^ч4_ГВ=549,42/6,25*0,90=79,12 мі/ч

V^ч5_ГВ=549,42/6,25*0,70=61,54 мі/ч

V^ч6_ГВ=549,42/6,25*0,80=70,32 мі/ч

V^ч7_ГВ=549,42/6,25*0,90=79,12 мі/ч

V^ч8_ГВ=549,42/6,25*1,0=87,9 мі/ч

г_ТН1 =0,70

г_ТН2 =0,80

г_ТН3 =0,90

г_ТН4 =1,0

г_ТН5 =0,60

г_ТН6 =0,80

г_ТН7 =0,80

г_ТН8 =0,75

? г_ТН=0,70+0,80+0,90+1,0+0,60+0,80+0,80+0,75=6,35

D^ч1_ТН=87,83/6,35*0,70=9,68 т/ч

D^ч2_ТН=87,83/6,35*0,80=11,065 т/ч

D^ч3_ТН=87,83/6,35*0,90=12,45 т/ч

D^ч4_ТН=87,83/6,35*1,0=13,83 т/ч

D^ч5_ТН=87,83/6,35* 0,60=8,3 т/ч

D^ч6_ТН=87,83/6,35*0,80=11,065 т/ч

D^ч7_ТН=87,83/6,35*0,80=11,065 т/ч

D^ч8_ТН=87,83/6,35*0,75=10,37 т/ч

D^ч1_ГВ=59,17/549,42*48,3=5,2 т/ч

D^ч2_ГВ=59,17/549,42*52,74=5,68т/ч

D^ч3_ГВ=59,17/549,42*70,32=7,57т/ч

D^ч4_ГВ=59,17/549,42*79,12=8,52 т/ч

D^ч5_ГВ=59,17/549,42*61,54 =6,63 т/ч

D^ч6_ГВ=59,17/549,42*70,32=7,57т/ч

D^ч7_ГВ=59,17/549,42*79,12=8,52 т/ч

D^ч8_ГВ=59,17/549,42*87,9=9,47 т/ч

D_ОТ=10,3/8=1,28т/ч

D_В=0

г_СТ1 =0,60

г_СТ2 =0,75

г_СТ3 =1,0

г_СТ4 =0,85

г_СТ5 =0,80

г_СТ6 =0,75

г_СТ7 =0,90

г_СТ8 =0,80

? г_СТ=0,60+0,75+1,0+0,85+0,80+0,75+0,90+0,80=6,45

D^ч1_СТ=62/6,45*0,6=5,77 т/ч

D^ч2_СТ=62/6,45*0,75=7,2 т/ч

D^ч3_СТ=62/6,45*1,0=9,6т/ч

D^ч4_СТ=62/6,45*0,85=8,17 т/ч

D^ч5_СТ=62/6,45*0,80=7,69 т/ч

D^ч6_СТ=62/6,45*0,75=7,2 т/ч

D^ч7_СТ=62/6,45*0,90=8,65 т/ч

D^ч8_СТ=62/6,45*0,80=7,69 т/ч

в_СН =2,44%

D^ч1_СН=0,0244*(9,68+5,2+1,28+5,77)=0,54 т/ч

D^ч2_СН=0,0244*(11,065+5,68+1,28+7,2)=0,62т/ч

D^ч3_СН=0,0244*(12,45+7,57+1,28+9,6)=0,75т/ч

D^ч4_СН=0,0244*(13,83+8,52+1,28+8,17)=0,76 т/ч

D^ч5_СН=0,0244*(8,3+6,63+1,28+7,69)=0,538т/ч

D^ч6_СН=0,0244*(11,065+7,57+1,28+7,2)=0,66 т/ч

D^ч7_СН=0,0244*(11,065+8,52+1,28+8,65)=0,72 т/ч

D^ч8_СН=0,0244*(10,37+9,47+1,28+7,69)=0,70 т/ч

8. Подбор паровых котлов

теплота котел горячий водоснабжение

Используя сменный график требуемой выработки пара, по максимальному часовому расходу пара производится подбор необходимого типа и количества котлов.

Dmax=28,515 т/ч

Ресурс 20% D=28,515*1,2=34,218 т/ч

Выбираем 4 котла КЕ-10-14С

Средневзвешенный КПД котельной з_к определяется поформуле

з_к =? (з_кi*D_устi)/? D_устi, %

з_кi - КПД отдельных котлоагрегатов, %; номинальная производительность этих котлоагрегатов, т/ч.

Целевая функция оптимизации выбора котлов

К=к_у1* D_уст1+? (к_уi* D_устi) min

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

к_у1- индекс удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию первого котоагрегата;

D_уст1-установленная номинальная паропроизводительность первого вводимого котлоагрегата, т/ч;

к_уi - удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию остальных котоагрегатов;

D_устi - установленная номинальная паропроизводительность остальных котлоагрегатов, т/ч.

Необходимо определить суммарную установленную мощность котельной по формуле

D_уст =? D_устi, т/ч

Q_уст =? Q_устi, ГДж/ч,

где Q_устi= D_устi *(h_х-h_ПВ) *10^-3, ГДж/ч;

h_ПВ - энтальпия питательной воды при температуре t_ПВ, кДж/кг;

h_ПВ = с* t_ПВ, кДж/кг

Фактический резерв установленной мощности котельной определяется по формуле

R= (D_уст-D^{ч max})/D_уст

D^{ч max} - максимальная требуемая часовая выработка пара, т/ч

h_ПВ =4,19*68=284,92 кДж/кг

Q_уст1 = Q_уст2 = Q_уст3 = Q_уст4=

R = (40-32,56)/32,56=0,2285

9. Определение максимального часового расхода топлива

Максимальный часовой расход натурального топлива определяется по формуле

B^max =D^{ч max}*(h_x-h_ПВ)*10³/(Q^p_Н*з_к), кг/ ч

Q^p_Н - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг

Для перевода расхода натурального топлива в условное используется формула

B_у^max = B^max*Q^p_Н/29300, кг/ч

29300 - низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг

B^max =32,56*(2671,48-284.92)*1000/(17250*092)=4896,43 кг/ ч

Уголь, донецкий, ДР Q^p_Н=17,25 МДж/кг

B_у^max =4896,43*17250/29300=2882,71 кг/ч

10. Расчёт и подбор водоподогревателей для систем отопления горячего водоснабжения

Для подогрева воды на нужды отопления и горячего водоснабжения применяются многоходовые кожухотрубные теплообменники, в которых греющим теплоносителем является влажный насыщенный пар давлением до 700кПа (точка Б).

Тепловая мощность системы горячего водоснабжения определяется по формуле

Q_ГВ = V^max_ГВ *с*с*(t_ГВ - t_ХВ)/3600, кВт

Тепловая мощность системы отопления определяется поформуле

Q_ОТ = 1/8*Q*_ОТ *10⁶*(1/3600), кВт.

Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы горячего водоснабжения определяется по формуле

F_ГВ= Q_ГВ /(К*Д t_ср). мІ

Д t_ср - средняя разность температур между паром и нагреваемой водой, ^оС.

Средняя разность температур определяется на основании темературного графика водоподогревателя по формулам

Д t_ср =(Д t_б -Д t_м)/ln (Д t_б /Д t_м), ^оС, если (Д t_б /Д t_м) > 1,7

Д t_ср =(Д t_б +Д t_м)/2 ^оС, если (Д t_б /Д t_м)<= 1,7

Температура насыщенного пара t_н принимается для 700кПа.

t_н=165 ^оС

Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления определяется по формуле

F_ОТ= Q_ОТ /(К*Д t_ср) мІ

Резерв установленной мощности водоподогревателей для систем горячего водоснабжения дF_ГВ и отопления д F_ОТ определяется по формулам

дF_ГВ = 100*(F^ф_ГВ - F_ГВ)/F_ГВ, %

дF_ОТ = 100*(F^ф_ОТ - F_ОТ)/F_ОТ, %

F^ф_ГВ и F^ф_ОТ -соответственно фактическая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей для систем горячего водоснабжения и отопления.

Исходные данные:

V^max_ГВ = 75,78 мі/см

Q*_ОТ =35,5 ГДж/см

t_ХВ= 10 ^оС

t_ГВ= 70 ^оС

t_ОБР= 65 ^оС

t_ПР= 130 ^оС

t_К= 100 ^оС

К=2,0кВт/(мІ*к) - коэффициент теплопередачи

Q_ГВ =75,78*4,19*1000*(70-10)*(1/3600)=5291,97 кВт

Q_ОТ = 1/8*35,5*10⁶*(1/3600)=1232,64кВт

Для системы горячего водоснабжения

Д t_б =165-70=95 ^оС

Д t_м =100-10=90 ^оС,

(Д t_б /Д t_м) = 95/90=1,06 <= 1,7

Д t_ср =(95+90)/2=92,5 ^оС

F_ГВ=5291,97/(2,0*92,5)=28,6 мІ

Резерв 20% 28,6*1,2=34,32 мІ

Выбираем два водоподогревателя типа ПП 1-17-7-II

F^ф_ГВ =17,2+17,2=34,4 мІ

дF_ГВ = 100*(34,4-28,6)/28,6=20,3%

Для системы отопления

Д t_б =165-130=35 ^оС

Д t_м =100-=37 ^оС,

(Д t_б /Д t_м) = 62/37=1,67 <= 1,7

Д t_ср =(62+37)/2=49,5 ^оС

F_ОТ=802,4/(1,6*49,5)=10,1 мІ

Резерв 20% 10,1*1,2=12,12 мІ

Выбираем два водоподогревателя типа ПП 1-6-2-II

F^ф_ОТ =6,3+6,3=12,6 мІ

дF_ОТ = 100*(12,6-10,1)/10,1=24,8%

11. Определение годовых расходов теплоты, пара и топлива

Годовая выработка теплоты определяется по формуле

Q^ГОД = Q^ГОД_ТН + Q^ГОД_ГВ + Q^ГОД_ОТ + Q^ГОД_В + Q^ГОД_СТ + Q^ГОД_СН, ГДж/год

Q^ГОД_ТН - годовой расход топлива на технологические нужды, ГДж/год.

Q^ГОД_ТН = Q_ТН*z_р*ш_ПМ;

z_р - число рабочих смен в год;

ш_ПМ - средние за год коэффициенты нагрузки производственных мощностей;

Q^ГОД_ГВ - годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения, ГДж/год.

Q^ГОД_ГВ = Q_ГВ*z_р*ш_ПМ;

Q^ГОД_ОТ - годовой расход теплоты на нужды отопления, ГДж/год.

Q^ГОД_ОТ = Q_ОТ*3Z_ОТ*ш_ОТ;

Z_ОТ - продолжительность отопительного периода года, суток;

ш_ОТ - коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы отопления в связи с энергосберегающими мероприятиями в выходные дни и нерабочие смены;

Q^ГОД_В - годовой расход теплоты на нужды вентиляции, ГДж/год.

Q^ГОД_В = Q_В*3Z_ОТ*ш_В;

Ш_В - коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы вентиляции;

Q^ГОД_СТ - годовой отпуск теплоты сторонним потребителям, ГДж/год.

Q^ГОД_СТ = Q_СТ*Z_СТ*ш_ПМ;

Q^ГОД_СН - годовой расход теплоты на собственные нужды котельной, ГДж/год.

Q^ГОД_СН = в_СН(Q^ГОД_ТН + Q^ГОД_ГВ + Q^ГОД_ОТ + Q^ГОД_В + Q^ГОД_СТ), ГДж/год.

Годовая выработка пара определяется по формуле

D_ГОД=Q^ГОД*10³/(h_х-h_ПВ).

Годовой расход условного топлива определяется по формуле

В^ГОД_у= Q^ГОД*10³/(29300*з_к), тут/год

29300 - теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.

Годовой расход натурального топлива определяется по формуле

В^ГОД= В^ГОД_у/Э, т/год

Э - топливный эквивалент, определяемый по формуле

Э= Q^Р_Н/29300

z_р =500

ш_ПМ =0,8

Q^ГОД_ТН =254,65*500*0.8=101860 ГДж/год

Q^ГОД_ГВ =133,28*500*0,8=53312 ГДж/год

Z_ОТ=211 суток

ш_ОТ=0,7

Q^ГОД_ОТ =22,1*3*211*0,7=9792,51ГДж/год

Q^ГОД_В =0

z_СТ =500

ш_ПМ =0,8

Q^ГОД_СТ =165,52*500*0,8=66208 ГДж/год

в_СН=2,44%

Q^ГОД_СН = 0,0244*(101860+53312+9792,51+66208)=5640,6 ГДж/год

Q^ГОД=101860+53312+9792,51+66208+5640,6=236813,11 ГДж/год

D_ГОД=236813,11 *10³/(2671,48-284,92)=99227,8 т/год

В^ГОД_у=236813,11 *10³/(29300*0,92)=8785,17 тут/год

Q^Р_Н=17250 кДж/кг

Э=17250/29300=0,5887

В^ГОД=8785,17/0,5887=14922,9т/год

12. Определение технико-экономических показателей работы системы теплоснабжения

Стоимость годового расхода топлива определяется по формуле

С^ГОД_В=В^ГОД*S_В, руб./год

S_В - стоимость топлива, руб./т.

Годовые затраты на производство теплоты определяются по формуле

С^ГОД_Q= С^ГОД_В/г_В, руб./год.

г_В-доля затрат топлива в себестоимости производства теплоты

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

S_Q=C^ГОД_Q/Q^ГОД, руб./ГДж S_Q=C^ГОД_Q/D^ГОД, руб./т

Доля стоимости теплоты в себестоимости производства отдельных видов проидукции определяется по формуле

S_Вi=q_i*S_Q*100/S_n, %

S_n - себестоимость производства отдельных видов продукции

S_В=2000 руб./т

С^ГОД_В=14922,9* 2000=29845800 руб./год

г_В=0,65

С^ГОД_Q=29845800/0,58=51458275,86 руб./год

1 ГДж теплоты S_Q= 51458275,86 /236813,11=217,3 руб. / Гдж

1 т пара S_Q=51458275,86 /99227,8 =518,58 руб./т

Размещено на Allbest.ru