Энергетическое хозяйство предприятия по производству ацидофилина

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

1.Принципиальная технологическая схема производства ацидофилина

водоснабжение отопительный теплота



Потребители теплоты	Температура процесса,°С	Энергоноситель	Параметры энергоносителя	Система для получения
Приёмка	3	R22	-3	Холодильная камера
Сепарация		R22	-3	Холодильная камера
Очистка и нормализация	40			Печь
Пастеризация	90			Печь
Гомогенизация	60			Печь
Охлаждение	40-43	R22	-3	Холодильная камера
Добавление сах. Сиропа	40	R22	-3	Холодильная камера
Внесение закваски		R22		Холодильная камера
Сквашивание	75-85			Печь
Розлив в бутылки				Упаковочная камера
Сквашивание в термост. камере	75-80			Термостатическая камера
Охлаждение	6-8	R22		Холодильная камера
Созревание	6-8	R22		Камера созревания
Хранение	0-6	R22		Холодильная камера



Тепловой баланс предприятия

Расход пара и теплоты на технологические нужды , т/см. , ГДж/см.

Расход пара на технологические нужды:

где - расход пара на выработку отдельных видов энергоемкой продукции, т/см.

- расход пара на производство остальных видов менее энергоемкой продукции,т/см.

где - расходы пара на выработку отдельных видов продукции, т/т.

- проектная мощность по выработке отдельных видов продукции, т/см.

Принимаем для цельномолочной продукции 0,25 т/т, для масла животного 7,5 т/т, для сыра 7,5 т/т,

=0,25*10=2,5 т/см.

=7,5*3=22,5 т/см.

=7,5*6=45 т/см.



где - доля ненормируемого расхода пара на технологические нужды от нормируемого.

Принимаем 0,15

= 0,15*(2,5+22,5+45)=10,5 т/см.

=2,5+22,5+45+10,5=80,5 т/см.

2)Расход теплоты на технологические нужды:

где - расход теплоты на выработку нормируемых видов энергоемкой продукции, ГДж/см.;

- расход теплоты на производство ненормируемых видов продукции, ГДж/см.

где - удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции, ГДж/т.

где - энтальпия пара, поступающего в цеха, принимается без учета потерь теплоты при его транспортировке, т.е. равной энтальпии пара , вырабатываемого в котельной, кДж/кг:

Принимаем давление в котле 1,4 МПа, тогда:

кДж/кг

здесь - энтальпия кипящей воды при давлении , кДж/кг.

- теплота парообразования при давлении , кДж/кг.

- степень сухости пара принимается в пределах 0,93...0, 95;

- доля "глухого" пара в его общем потреблении при выработке отдельных видов продукции;

- энтальпия пароконденсатной смеси для отдельных видов продукции, кДж/кг:

здесь - энтальпия кипящей воды при давлении пароконденсатной смеси для отдельных видов продукции, кДж/кг;

- теплота парообразования при давлении для отдельных видов продукции, кДж/кг;

- степень сухости пароконденсатной смеси для отдельных видов продукции.

= 561+ 2163,6*0,1=777,4 кДж/кг

= 561+ 2163,6*0,1=777,4 кДж/кг

= 561+ 2163,6*0,1=777,4 кДж/кг

Тогда при и , имеем

3)Расход теплоты на производство ненормируемых видов продукции

= 0,15 *(6+53,55+107,1)=25 ГДж/см.

= (6+53,55+107,1) + 25=191,65 ГДж/см.

Расход горячей воды , /см.:

где - расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции, /см.

- расход горячей воды на производство остальных видов продукция и коммунальные нужды, /см.

здесь - расход горячей воды на выработку отдельных видов продукции, /т .

Принимаем для цельномолочной продукции 0,45 м3/т, для масла животного 6 м3/т, для сыра 4,7 м3/т.

4,5 м/см.

18 м/см.

28,2 м/см.

где- доля ненормируемого расхода горячей воды в нормируемом расходе. Принимаем = 0,25

0,25( 4,5 + 18 + 28,2)=12,68 м/см.

- отпуск горячей воды сторонним предприятиям, 24 м/см. (=20)

= ( 4,5 + 18 + 28,2) + 12,68 + 24 = 87,4 м/см.

Расход пара и теплоты на нагрев воды в пароводяных подогревателях системы горячего водоснабжения , т/см., , ГДж/см.;

Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях системы горячего водоснабжения

где - теплоемкость воды, кДж/(кг К);

- плотность воды, кг/м,=1000 кг/м

- соответственно температуры холодной и горячей воды, °С; ( примем равной 5°С, а примем равной 70°С );

- энтальпия пара, вырабатываемого в котельной и подаваемого в пароводяные подогреватели, кДж/кг (определяется по давлениюи степени сухости пара )

- энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей, кДж/кг:

кДж/кг

здесь - температура конденсата (С )

- коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимаем равным 0,92...0,96).

т/см.

Определим расход теплоты на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения

ГДж/см

Расход теплоты и пара на отопление каждого из зданий и сооружений предприятия для средней за отопительный период температуры наружного воздуха, ГДж/см., , т/см.:

где - отопительные характеристики отдельного здания, Вт/(мК),

- объем отапливаемого здания по наружному периметру, м.

- температура воздуха в отапливаемых помещениях (примем равной 18 °С).

- средняя за отопительный период температура наружного воздуха( примем равной -7,2°С)

- продолжительность смены, с (= 8 х 3600 с).

с

Здания	Вт/(мК)	м
Производственные корпуса	0,45	15000
Вспомогательные цеха	0,4	5000
Административно-бытовые здания	0,5	2500

=[(0,45*15000 + 0,4*5000 + 0,5*2500)*25,2]*28800*=7,26 ГДж/см

Определим расход пара на нужды отопления для средней за отопительный период температуры наружного воздуха:

где - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей системы водяного отопления, КДж/кг:

КДж/кг

здесь - температура конденсата ( °С ).

==3,43



Определяем максимальный расход теплоты на отопление каждого из зданий и сооружений для самой холодной пятидневки года , ГДж/см:

где - отопительные характеристика здания для самой холодной пятидневки года, Вт/ (мК):

здесь - температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года(примем равной -40)

=1,325*(0,45*15000+0,4*5000+0,5*2500)*32,5*28800=12,4 ГДж/см.

Расход теплоты и пара на вентиляцию для средней за отопительный период температуры наружного воздуха , ГДж/см., ГДж. , т/см.:

где - вентиляционные характеристики здания для средней за отопительный период температуры наружного воздуха, Вт/(мК).

- объем вентилируемых помещений технологических цехов, м(принимаем равным 0,35... 0,45 от общих объемов цехов).



Здания	Вт/(мК)	м
Производственные корпуса	0,80	15000	6000

=0,8*6000*25,2*28800=3,5 ГДж/см.

Определим расход пара на нужды вентиляции:

где - энтальпия конденсата, возвращаемого из калориферов системы вентиляции, кДж/кг:

кДж/кг

здесь - температура конденсата (принимается равной 85... 95 °С).

= =1,6 т/см.

Баланс потребления теплоты и пара предприятием

Определяем общее потребление пара и теплоты на нужды предприятия в сезон переработки сырья (т/см.) и (ГДж/см.):

=80,5 + 21,7 + 3,43 + 1,6= 107,23 т/см.

= 191,65 + 49,3 + 7,26 + 3,5 = 251,7 ГДж/см.

Определяем расход пара (т/см.) и теплоты (ГДж/см.) на собственные нужды котельной и топливного хозяйства:

= 0,03*107,23=3,22 т/см.

= 0,03*251,7= 7,55 ГДж/см.

где - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной и топливного хозяйства (для котельных, работающих на природном газе, равна 0,02. . .0,025, на твердом топливе 0,025. . .0,035, на мазуте 0,06. . .0,08).

Режимы потребления теплоты

Часовой расход горячей воды, м /ч:

Расход горячей воды по предприятию

где - коэффициент неравномерности потребления горячей воды предприятием.

	Часовые интервалы	Сумма
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,57	0,64	0,9	0,92	0,8	0,77	1,0	0,91	6,51

= =5,55м/ч

= =6,23м/ч

= =8,77м/ч

= =8,96 м/ч

= =7,79 м/ч

= =7,5 м/ч

= =9,74м/ч

= =8,86 м/ч

Расход горячей воды, отпускаемой сторонним потребителям, м/ч

=

==2,1 м/ч

==2,49 м/ч

== 3,32 м/ч

== 3,39 м/ч

== 2,95 м/ч

== 2,84 м/ч

== 3,69 м/ч

== 3,36 м/ч



Форма 6

Потребитель	Сменный расход,м3/см	Часовой интервал
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Предприятие	63,4	5,55	6,23	8,77	8,96	7,79	7,5	9,74	8,86
Сторонние потребители	24.14	2,1	2,49	3,32	3,39	2,95	2,84	3,69	3,36
Всего	87,54	7,65	8,72	12,09	12,35	10,74	10,34	13,43	12,22

Часовые расходы пара, т/ч

Определим расход пара на технологические нужды предприятия, т/ч:

где - коэффициент неравномерности потребления пара на технологические нужды:

	Часовые интервалы	Сумма
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,67	0,86	1,0	0,9	0,77	0,82	0,84	0,81	6,67

==8,28 т/ч

== 10,41 т/ч

==12,1 т/ч

== 10,89 т/ч

==9,32 т/ч

== 9,92 т/ч

== 10,16 т/ч

== 9,8 т/ч

Определим расход пара на выработку горячей воды, т/ч:

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

Расходы пара на нужды отопления и вентиляции

=

=

Принимаем их равномерными в течении смены

Расход пара на собственные нужды котельной и топливного хозяйства, т/ч:

=0,03(8,28 + 1,38 + 0,43 +0,2)=0,31 т/ч

=0,03(10,41 + 1,55 + 0,43 +0,2)=0,38 т/ч

=0,03(12,1 + 2,18 + 0,43 +0,2)=0,45 т/ч

=0,03(10,89 + 2,23 + 0,43 +0,2)=0,41 т/ч

=0,03(9,32 + 1,93 + 0,43 +0,2)=0,36 т/ч

=0,03(9,92 + 1,86 + 0,43 +0,2)=0,37 т/ч

=0,03(10,16 + 2,42 + 0,43 +0,2)=0,4 т/ч

=0,03(9,8 + 2,2 + 0,43 +0,2)=0,38 т/ч

Результаты расчетов потребления пара сводим в таблицу по форме 7

Потребитель	Сменный выход,т/см	Часовые интервалы
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Технологические аппараты	80,88	8,28	10,41	12,1	10,89	9,32	9,92	10,16	9,8
Система горячего водоснабжения	15,75	1,38	1,55	2,18	2,23	1,93	1,86	2,42	2,2
Система отопления	3,44	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43
Система вентиляции	1,6	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Собственные нужды	3,16	0,31	0,48	0,45	0,41	0,36	0,37	0,4	0,38
Всего	104,83	10,6	13,07	15,36	14,16	12,24	12,78	13,61	13,01

Часовые расходы возврата конденсата, т/ч

Выход конденсата от технологических паропотребляющих аппаратов, т/ч:

	Часовые интервалы	Сумма
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,67	0,86	1,0	0,9	0,77	0,82	0,84	0,81	6,67

= 28*=2,8 т/ч

= 28*=3,6 т/ч

= 28*= 4,2 т/ч

= 28*= 3,78 т/ч

= 28*= 3,23 т/ч

= 28*= 3,44 т/ч

= 28*= 3,53 т/ч

= 28*= 3,4 т/ч

Выход конденсата от теплообменников систем горячего водоснабжения, отопления и вентиляции примем равным расходу пара на эти нужды, т/ч:

Суммарный выход конденсата определяем по формуле, т/ч:

= (2,8 + 1,38 + 0,43 +0,2) = 4,81 т/ч

= (3,6 + 1,55 + 0,43 +0,2) = 5,78 т/ч

= (4,2 + 2,18 + 0,43 +0,2) = 7,01т/ч

= (3,78 + 2,23 + 0,43 +0,2) = 6,64 т/ч

= (3,23 + 1,93 + 0,43 +0,2) = 5,79 т/ч

= (3,44 + 1,86 + 0,43 +0,2) = 5,93 т/ч

= (3,53 + 2,42+ 0,43 +0,2) = 6,58 т/ч

= (3,4 + 2,2 + 0,43 +0,2) = 6,23 т/ч

Результаты расчетов потребления пара сводим в таблицу по форме 8

Источник	Сменный выход т/см	Часовые интервалы.
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Технологические аппараты	27,98	2,8	3,6	4,2	3,78	3,23	3,44	3,53	3,4
Система горячего водоснабжения	15,75	1,38	1,55	2,18	2,23	1,93	1,86	2,42	2,2
Система отопления	3,44	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43
Система вентиляции	1,6	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,22
Всего	48,77	4,81	5,78	7,01	6,64	5,79	5,93	6,58	6,23

Подбор теплогенерирующего и вспомогательного оборудования источника теплоты системы теплоснабжения

Подбор теплогенераторов

Тип	КЕ-6,5-14С
Количество	3
Номинальная производительность	6,5 т/ч
Номинальное давление пара	1,4 МПа
КПД	82,35 %
Полная поверхность нагрева	176,5 м^2
Расчётный часовой расход топлива	1500 кг
Видимое теплонапряжение зеркала горения	1190 кВт/м^2

Подбор экономайзеров

Экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды за счет охлаждения дымовых газов, выходящих из котлоагрегатов. Для котлов типа ДЕ целесообразно применять не кипящие чугунные, ребристые экономайзеры системы ВТИ.

Их подбирают по расчетной поверхности нагрева Fэк для режима работы котлоагрегатов, соответствующего их номинальной производительности Дном.

Поверхность нагрева экономайзера:

_

Qэк = [Дном*(1 + 0,01впр)*(h14 - h11)*103]/3600 = kэк*Fэк*?tср,

где Qэк - тепловая мощность, кВт;

кэк - коэффициент теплопередачи, кВт/(м2*К);

h11 - энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, равная энтальпии деаэрированной воды, кДж/кг (соответствует температуре tэ');

h14 - энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера, кДж/кг (принимается при температуре tэ”, которая на 25 - 30 0С ниже температуры кипения воды при давлении в барабане котла Р1).

h11 = c * tэ' h11 = 4, 19 * 104 = 435, 76 кДж/кг

h14 = c * tэ'' h14 = 4, 19 * 170 = 712, 3 кДж/кг

_Qэк = [6,5*(1 + 0,01*5)*(712,3 - 435,76)*103]/3600 = 524,274 кВт.

Коэффициент теплопередачи экономайзера рассчитывается с использованием нормативного метода теплового расчета котлоагрегатов. В ориентировочных расчетах его можно принять равным 18…22 Вт/(м2*К).

Температуру уходящих газов на выходе из экономайзера t”Г для котлоагрегатов типа ДЕ и КЕ примем по таблице. В этой таблице приведены также температуры дымовых газов после котлоагрегата, перед экономайзером t'Г.

t”Г = 157°С; t'Г = 310°С

t'э = 104°С; t”э = 170°С

Дtпр = 310 - 170 = 140°С

Дtух = 157 - 104 = 47°С

Дtср = (Дtпр - Дtух)/ln(Дtпр/Дtух) = (140 - 47)/ln(140/47) = 85,2 °С

kэк = 20 кВт/(м2*К);

Fэк = Qэк/kэк*Дtср = 524,274*103/20*85,2= 307,67 м2

Выбираем экономайзер ЭПI-646

Подбор дутьевых вентиляторов

Дутьевые вентиляторы предназначены для подачи в топку холодного воздуха, забираемого из верхней зоны помещения котельной. Их подбор производится по требуемой производительности и напору.

Производительность вентилятора, м3/ч:

Где - коэффициент запаса производительности (принимается равным 1,05);

т - коэффициент избытка воздуха в топке (для камерных топок при сжигании газа 1.2);

V0 - теоретических расход воздуха для сжигания выбранного вида топлива при нормальных условиях, рассчитывается в соответствии с составом топлива, м3/кг;

Bр - расчетный расход топлива, кг или м3/ч.;

tхв3 - температура холодного воздуха (принимается равной 30 - 35 0С).



Вр = (Дном*[h1 -h11 + (впр/100)*(h'1 - h11)]/QрH*зк)*(100-)/100

Где:

h1 = 2690,1 кДж/кг; h'1 = 830,1 кДж/кг; h11 = 435,76кДж/кг; QрH = 24240 кДж/т; зк = 82,35 %;

Вр=(6,5*[2690,1-435,76 + (5/100)*(830,1 - 435,76)]*103/24240*0,82,35)*(100- 6,3)/100= 693,84 кг/ч.

Расчётные характеристики Сучанского угля

Бассейн, месторождение	Марка	Класс	Состав рабочей массы,%	Низшая теплота сгорания QрH,мДж/кг
Сучанский	Т	Р	5	22,8	0,5	64,6	2,9	0,8	3,4	24,24

=5,749+0,769+0,102=6,62 м3/кг

Vв = 1,05*1,5*6,62*693,84*(30 + 273)/273 = 8029,3 м3/ч

Требуемый расчетный напор дутьевого вентилятора определяем по формуле, кПа:

Где з - коэффициент запаса напора;

Hвт - полное сопротивление воздушного тракта при номинальных режимах эксплуатации котлоагрегатов;

з = 1,1; Hвт = 0,75 кПа

= 1,1*0,75 = 0,825 кПа

Выбираем вентилятор дутьевой ВДН-8

Подбор дымососов

Производительность дымососа, :

Где Vг - объем продуктов сгорания топлива при нормальных условиях, :

Здесь Vг0 - объем продуктов сгорания топлива при нормальных условиях и при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,5 м3/кг , рассчитывается в соответствии с составом топлива;

= 0,0186(64,6+0,375*0,5)+0,79*6,62+0,8*0,8/100+0,0124*(9*2,9+5+100*0,7)+0,016*6,62=7,8

= 7,8+(1.5-1)*6,62=14,92 м3/кг

ух - коэффициент избытка воздуха в дымовых газах перед дымовой трубой (при сжигании твёрдого топлива можно принять равным 1,5);

tух - температура уходящих газов, равная температуре дымовых газов после экономайзера;

м3/ч



Необходимый напор дымососа, кПа:

Где Hгт - общее сопротивление дымового тракта, кПа;

зн - коэффициент запаса напора (можно принять равным 1.1);

Выбираем центробежный дымосос ДН - 10, производительность 19,6*103 м3/ч, напор 2,21 кПа.

Hg=0,75*1,1=0,825 кПа

Подбор оборудования химводоподготовки

Для химической обработки воды целесообразно применять двухступенчатое умягчение, обеспечивающее остаточную жесткость воды для котлов типа ДЕ и КЕ, не превышающую 0.02 мг-экв/кг.

Устанавливается не менее двух натрий-катионовых фильтров для каждой ступени (один резервный).

В целях взаимозаменяемости установленного оборудования целесообразно для обеих ступеней умягчения применять фильтры одного типоразмера.

Компоновочная схема система химводоподготовки должна предусматривать возможность отключения любого фильтра для регенерации и ремонта, а также переключения с первой ступени на вторую.

Максимальный часовой расход химически очищенной воды для подпитки котлов , т/ч:

Где - коэффициент запаса производительности (примем равным 1,1 - 1,2);

Dпр - расход продувочной воды, т/ч;

= 1,2; = 15,32 т/ч; = 7,83 т/ч;

Здесь пр - доля продувки,%;

Dкmax - масса возвращаемого конденсата,т/ч;

= 1,2*(15,32+ 0,766 - 7,83) = 9,907 т/ч;

Диаметр фильтров,м:

Где ф - скорость фильтрации воды (примем равным 0,007м/с);

zф - количество работающих фильтров каждой ступени;

zф = 2; с = 1000 кг/м3;

м

Выбираем два фильтра с диаметром d = 0,7 м и площадью F = 0,39 м2.



Подбор деаэраторов

Деаэраторы предназначены для удаления из питательной воды растворенных газов с целью предохранения тепловых сетей и поверхности нагрева котлоагрегатов от коррозии.

Для водотрубных котлов с чугунными экономайзерами содержание кислорода в воде не должно превышать 0,1 мг/кг. Наиболее надежен термический способ удаления газов из воды. В этом случае используются деаэраторы атмосферного или вакуумного типа. Количество деаэраторов в котельной не должно превышать 2…3 единиц, причем они могут быть установлены вне помещения котельной. При установке их на открытом воздухе должна предусматриваться гидро- и теплоизоляция.

В схеме компоновки оборудования котельной необходимо предусматривать возможность отключения любого деаэратора для ремонта и ревизии.

Максимальный расход питательной воды, т/ч:

т/ч

Расход пара на деаэрацию воды, т/ч:

Где h13 - энтальпия воды, поступающей в деаэратор, кДж/кг, принимается при температуре ,°С:



34,6

Здесь tхв - температура холодной воды, 20°С;

tк - температура конденсата (принимается равной 70 0С);

= 7,83 т/ч, tхв = 20°С, tк = 70°С;

, = 4,19*34,6 = 145 кДж/кг

h11 - энтальпия воды после деаэратора, кДж/кг, примем при температуре , соответствующей температуре кипения воды при рабочем давлении в деаэраторе);

= 104°С

= 4,19*104 = 435,76 кДж/кг;

Dвып - потери пара с выпаром, т/ч (принимаем равными 0,005 Дпв):

Dвып = 0,005*Дпв = 0,005*16,086= 0,0804 т/ч;

, т/ч.

Расчет теплопроводов

Расчет наружных тепловых сетей заключается в определении диаметров теплопроводов (паропровода и трубопровода горячей воды в производственный корпус, конденсатопровода, паропровода и конденсатопровода сторонних потребителей), толщины слоев тепловой изоляции, удельных потерь теплоты. Эти расчеты основываются на максимальных часовых расходах теплоносителей.

Определение внутреннего диаметра

Внутренний диаметр трубопровода определяем по формуле, м

где - расход теплоносителя, протекающего по трубопроводу, м/с;

- допускаемые скорости теплоносителей, м/с (для влажного насыщенного пара 30...40, воды 2...2,5, конденсата 1...1,5).

Для пара

Секундный объемный расход влажного насыщенного пара определим по формуле, м/с

где - удельный объем влажного насыщенного пара, м/кг;

- максимальный секундный расход пара на технологические нужды, кг/с.

При м/кг, , м/с

м/кг

м3/с

Тогда:

=

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

Внутренний диаметр, м	Толщина стенки, м	Наружный диаметр, м	Площадь поперечного сечения, м
0,150	0,0045	0,159	0,01767

м, м, м.

Для горячей воды

м/с

м3/с

=

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Внутренний диаметр, м	Толщина стенки, м	Наружный диаметр, м	Площадь поперечного сечения, м
0,069	0,0035	0,076	0,003739

Для конденсата

м/с

м3/с

=

Внутренний диаметр, м	Толщина стенки, м	Наружный диаметр, м	Площадь поперечного сечения, м
0,069	0,0035	0,076	0,003739

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Расчет и подбор толщины тепловой изоляции теплопроводов

Толщину теплоизоляционного слоя наружных теплосетей определяем из уравнения:

где - наружный диаметр трубопровода, м;

- коэффициент теплопроводности тепловой изоляции, Вт/(м К);

- соответственно температуры теплоносителя, поверхности изоляционного слоя и окружающего воздуха, °С;

- коэффициент теплоотдачи от изолированного теплопровода к окружающему воздуху, Вт/(мК).

Температура поверхности изолированных теплопроводов не должна превышать 35...45 °С.

Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится по температуре наружного воздуха в самую холодную пятидневку года.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изолированного теплопровода к окружающему воздуху рассчитывается по эмпирической формуле, Вт/(м К):

°С, , тогда:

Вт/(м К)

Для пара

Т. к. °С, то нам подойдут как теплоизоляционные материалы полуцилиндры из минеральной ваты. Они имеют следующие характеристики:

кг/м, Вт/(м К), °С

=

Xlnx=0,159, тогда x=1,15

То есть , отсюда:

0,012 м

По расчетному значению принимается ближайшая в большую сторону, кратная 0,005м толщина слоя тепловой изоляции.

Примем толщину изоляции м

Для горячей воды

Т. к. °С, то нам подойдет как теплоизоляционный материал войлок отеплительный. Он имеет следующие характеристики:



кг/м, Вт/(м К), °С

=

Xlnx=0,347, тогда x=1,3

То есть , отсюда:

0,0114 м

Примем толщину изоляции м

Для конденсата

Т. к. °С, то нам подойдет как теплоизоляционный материал войлок отеплительный. Он имеет следующие характеристики:

кг/м, Вт/(м К), °С

=

Xlnx=0,347, тогда x=1,3

То есть , отсюда:

0,0114 м

Примем толщину изоляции м

Расчет потерь теплоты и снижения энтальпии теплоносителя при транспортировке по наружным тепловым сетям

Удельные потери теплоты наружными теплопроводами определяются по формуле, Вт/м:



где - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы, Вт/(мК) (определяется по известным методам теории теплопередачи);

- коэффициент теплопроводности трубопровода, Вт/(м К).

Вт/(м К)

Для пара

Вт/(мК)

Для горячей воды

Вт/(мК)

Для конденсата

Вт/(мК)

Снижение энтальпии для каждого из теплоносителей при их транспортировке по наружным теплосетям определяем по формуле, кДж/кг:

где - протяженность теплосети между котельной и производственным корпусом, м (в расчетах примем равной 100…200м);

- максимальный расход теплоносителя, кг/с.

м

Для пара

Степень увлажнения пара, обусловленная потерями теплоты в окружающую среду, определяем по формуле, %:

где - теплота парообразования при давлении , кДж/кг.



кДж/кг

%

Для горячей воды

Снижение температуры воды (конденсата) определим по формуле, °С:

°С

Для конденсата

°С

Расчёт и подбор оборудования теплоподготовительной установки

Схема включения, расчёт и подбор водоподогревателей для системы отопления

Определим суммарную поверхность нагрева пароводяных подогревателей для системы отопления Fотс, используя уравнение, кВт:

где Qот - суммарная тепловая мощность водоподогревателей, кВт;

к - коэффициент теплопередачи, принимаем равным 1,6…2,0 кВт/м2*К;

tср - средняя разность между температурами греющего пара и нагреваемой водой, °С;

к = 1,6 кВт/м2*К;

Предварительно принимаем максимальное разрешенное давление в аппарате P2 = 0,2 МПа;

tпр = 100°С; tобр = 70°С; tк = 120,2°С;

°С

°С

т.к. Дtб/Дtм = 3,3 > 1,7, то:

Дtср = (Дtб - Дtм)/ln(Дtб/Дtм) = (50,2 - 20,2)/ln(50,2/20,2) = 32,955°С;

Тогда Fотс = Qот/к*Дtср

Fотс = 1143,539/1,6*32,955 = 21,688м2

Из условия необходимости 2 водоподогревателей Fотс/2 = 21,688/2 = 10,844м2

Выбираем 2 водоподогревателя типа ПП-1-II-2-II с Fотс = 11,4м2.



Схема включения, расчёт и подбор водоподогревателей для системы горячего водоснабжения

Определим суммарную поверхность нагрева пароводяных подогревателей системы горячего водоснабжения Fгвс, используя уравнение, кВт:

Предварительно принимаем максимальное разрешенное давление в аппарате P2 = 0,2 МПа;

tгв = 70°С; tхв = 5°С; tгвк = 120,2°С;

°С

°С

Т.к. Дtб/Дtм = 2,3 >1,7,то:

Qгв = 13,43*4,19*1000*(70 - 5)/3600 = 1016,02 кВт;

= Qгв/к*Дtср = 1016,02/1,6*78,22 = 8,12м2

Из условия необходимости 2 водоподогревателей Fгвс/2 = 8,12/2 = 4,06м2

Выбираем 2 водоподогревателя типа ПП-1-1-6-2-II с Fгвс = 6,3м2



Подбор аккумуляторов горячей воды

Баки - аккумуляторы горячей воды выбираются на основании сравнения интегрального графика потребления горячей воды по данным сменного графика потребления горячей воды.

Геометрический объем баков - аккумуляторов должен быть на 5 - 10% больше расчетного:

Vок = 6м3

Из условия необходимости 2 баков Vок 6/2 = 3м3

Выбираем два бака типа Т40.03.00.000СБ с Vок 3м3

Подбор насосов системы горячего водоснабжения

Выбор единичной мощности и числа устанавливаемых насосов системы горячего водоснабжения определяется максимальным расходом горячей воды VЧ(max)ГВ.

Наиболее целесообразной является схема горячего водоснабжения с тремя насосами. При этом устанавливаются два насоса максимального расхода и один минимального расхода, а схема автоматизируется. В режиме максимального расхода при этом работает один из насосов большой производительности. При минимальном потреблении горячей воды этот насос отключается и включается насос малой производительности.

Vгвmax = 13,43м3/ч Vгвmin = 7,61 м3/ч

С учетом запаса по производительности и напору:

Vгвmax = 14,8 м3/ч Vгвmin = 8 м3/ч

Выбираем 2 насоса КМ 20/30 с номинальной мощностью 20м3/ч; один насос КМ 8/18 с номинальной мощностью 8 м3/ч.

Подбор циркуляционных насосов системы отопления

Циркуляционные насосы системы отопления подбираются по тем же параметрам для наиболее напряженного режима ее эксплуатации в самую холодную пятидневку года.

Устанавливается не менее двух циркуляционных насосов максимального расхода. Целесообразно также предусмотреть возможность переключения на насосы, работающие в режиме средней тепловой нагрузки отопительной системы.

/ч

Выбираем два центробежных насоса КМ 20/18, номинальная мощность 20 м3/ч.

Подбор конденсатных насосов

Конденсатные насосы подбираются на основании максимального выхода конденсата от различных потребителей:

Dкmax = 5,32 т/ч

С учетом запаса по производительности:

Vк = 5,9 м3/ч



Выбираем два насоса типа Кс-12-50 с номинальной производительностью 12 м3/ч.

Подбор конденсатных баков

Конденсатные баки подбираются для режима непрерывной подачи конденсата в котельную или на ТЭЦ. В тепловой схеме целесообразно предусмотреть установку двух баков вместительностью не менее 50% от максимальной расчетной.

Расчетная вместительность конденсатных баков определяется путем сравнения интегрального графика выхода конденсата и его среднего выхода

Vкон = 3м3

С учетом необходимости 2 баков: Vкон /2=3/2 = 1,5м3

Выбираем 2 бака типа Т40.02.00.000СБ с Vак = 2 м3.

Показатели работы системы теплоснабжения

Работа котельных характеризуется такими технико-экономическими показателями, как среднечасовые и максимальные часовые: теплопроизводительность, расход топлива, годовая теплопроизводительность и потребление топлива, номинальные и фактические коэффициенты полезного действия котлов (брутто) и (нетто), испарительная способность топлива, удельные расходы натурального и условного топлива на выработку теплоты. Они зависят от вида топлива, параметров работы котельных установок и режимов загрузки установленных мощностей котлоагрегатов.



Годовой расход теплоты на технологические нужды

Где: Zсм - число рабочих смен в год ( для молочных заводов составляет до 580);

пм - средние за год коэффициенты загрузки производственных мощностей (для молочных заводов 0,85…0,90).

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

Где: Zсм - число рабочих смен в год ( для молочных заводов составляет до 580);

пм - средние за год коэффициенты загрузки производственных мощностей (для молочных заводов 0,85…0,90).

Годовой расход теплоты на отопление по городу

=7,26*705*0,7=3582,81 ГДж/год

Где zсмот - число смен, в течение которых отапливаются здания предприятия (определяется по продолжительности отопительного периода);

от - коэффициент, учитывающий снижение расходов теплоты на отопительные нужды за счет прерывистого отопления в выходные дни и нерабочие смены (принимается равным 0.7 - 0.75).

Годовой расход теплоты на вентиляцию

Годовой расход теплоты сторонними предприятиями

Не рассчитывается

Годовой расход теплоты на собственные нужды

100041,3+25734,6+3582,81+1727,25)=3932,58 ГДж/год

Суммарная годовая теплопроизводительность источника теплоты

100041,3+25734,6+3582,81+1727,25+3932,58=135018,54 ГДж/год

Средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов

Где D - выработка пара, т/см;

Dн - номинальная производительность котла, т/см;

n - число котлов.

КПД котельной с учетом коэффициента загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов



=82,08%

Где бр - КПД котлов;

а - поправочный коэффициент (для котельных, работающих на твёрдом топливе составляет 0.09 - 0.12).

?к - средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов;

Средний КПД (нетто) котельной:

зНТ = збрф*(1 - всн)

знт = 82,08*(1 - 0,03) = 79,62%

Годовой расход топлива.

678613 кг/год=6786 т/год

Где Qнр - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

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

Максимальный часовой расход топлива в котельной.

Где Dчmax - максимальное потребление пара, т/ч;

h1 - энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг;

h11 - энтальпия питательной воды, кДж/кг;

h12 - энтальпия котловой воды, кДж/кг;

пр - доля непрерывной продувки котлов,% (принимается равной 3 - 6%)

Номинальная тепловая мощность котельной

830,1-435,76)]=43971,46 кДж/г=43,97 ГДж/ч

где Д - номинальная производительность выбранных котлов, т/ч;

n - количество рабочих котлов.

Удельный расход топлива на получение теплоты

=41,58 кг/ГДж

Испарительность топлива

Оценка себестоимости отпускаемой теплоты

Затраты на топливо

Стоп = Вгод *Sт

Где Sт - стоимость топлива, руб/тыс.м3

Стоп = 6786,3 * 37,1 = 251760,6 руб/год

Годовые затраты на воду

Св = Vгод * Sв

Где Vгод - годовое потребление воды, м3/год;

Sв - стоимость воды с учетом затрат на очистку сточных вод и эксплуатацию системы канализации, руб/м3.

Где Vгодгв - годовое потребление воды на нужды горячего водоснабжения, м3/год.

Vгодхов - годовое потребление химически очищенной воды.

где - среднегодовой коэффициент загрузки системы теплоснабжения (принимается равным 0.8 - 0.9).

Тогда:

Св = 68022,9 * 6= 408137,4 руб/год

Годовые затраты на электрическую энергию.

Где Wгод - годовое потребление электроэнергии;

Sэл - стоимость электроэнергии, руб/кВт*ч;

Годовое потребление электроэнергии, кВт.ч./год:

Wгод = Qгод * WQ

Где WQ - удельный расход электроэнергии на выработку теплоты, кВт.ч./ГДж.

Стоимость потребляемой электроэнергии при мощности трансформаторных подстанций предприятий до 750 кВт.А оплачивается по одноставочному тарифу, т.е. установленному в энергосистеме тарифу на 1 кВт.ч. отпущенный потребителю.

Qгод = 135018,54 ГДж/год, Qном = 43,97 ГДж/ч

По рассчитанному Qном выбираем из таблиц WQ:

WQ = 3, 4 кВт.ч/ГДж

Wгод = 135018,54*3,4 = 459063 кВт.ч/год

Sэл = 2,5 руб/кВт*ч;

Затраты на амортизацию

Амортизационные отчисления определим по формуле, руб/год:



Где Самзд, Самоб - соответственно амортизация зданий и оборудования, руб/год;

Где nзд - доля капитальных затрат, приходящихся на стоимость зданий, % ( равна 42);

Азд - норма амортизации зданий (принимается равной 3%), %;

куст - капитальные затраты на строительство котельной, руб.

Где кQ - удельные капитальные затраты, руб.ч/ГДж;

Qуст - установленная теплопроизводительность котельной, ГДж/ч;

куст = 506000*43,97 = 22248820 руб.

22248820*0,42*0,03 = 280335 руб/год;

354953

Где nоб, nмон - соответственно доля капитальных затрат, приходящихся на стоимость оборудования и его монтаж;

Аоб - норма амортизации оборудования (принимается равной 10,5%).

280335+1354953 = 1635288 руб/год.



Затраты на ремонт зданий и оборудование котельной

Затраты на текущий ремонт зданий и оборудования котельной примем равными 20% от суммы амортизационных отчислений:

1635288*0,2=327057,63 руб/год

Годовые затраты на страховые отчисления

Заработная плата работников котельной предприятия определяется по формуле, руб/год

Где mшт - коэффициент штатного персонала, чел.ч/ГДж ( принимаем на основании величины Qном);

Зшт - средняя заработная плата штатного работника котельной, руб/год*чел определяем по средней з/п промышленных рабочих;

Где Сстсоц, Сстмед, Сстим - соответственно отчисления в соцстрах (26% от суммы зарплаты), на медицинское страхование (1% от суммы зарплаты) и страхование имущества (0.08% от капитальных затрат на строительство котельной).



Годовые затраты на прочие расходы

Прочие затраты, принимаются в размере 3 - 5% от общей суммы остальных эксплутационных затрат.

Годовые эксплутационные затраты

Сгод - эксплутационные затраты, руб/год:

Сгод = Стоп +Св + Сэл +Сам + Стр + Сзл + Сст + Спр;

Сгод = = 11267427 руб/год.

Ожидаемая себестоимость теплоты и пара

Определим годовую плановую себестоимость теплоты SQ (руб/ГДж) и пара SД (руб/т), определяем их по формулам:

руб/ГДж



Таблица14

Вид затрат	Затраты руб/год	Удельные затраты	Доля затрат, %
		руб/ГДж	руб/т
Стоимость топлива	251760,6	1,86	4,47	2,27м
Стоимость воды	408137,4	3,02	7,25	3,6
Стоимость электроэнергии	1147657,59	8,5	20,37	10,19
Амортизационные отчисления	1635288	12,1	29,03	14,5
Текущий ремонт	327057,63	2,42	5.81	2,9
Зарплата	5592984	41,4	99,3	49,64
Страховые отчисления	1510367,33	11,19	26,8	13,4
Прочие затраты	394174,38	2,92	6,99	3,5
Всего	11267427	83,5	200	100

При пастеризации происходит подогрев молока до 70°С, котрое производится горячей водой. Далее при пастеризации молоко подогревают паром и образуется конденсат с t=90°С. Этот конденсат подводят к системе сепарации, и с его помощью подогревают молоко. После системы пастеризации выходит конденсат с t=10°С как побочный продукт.

Дж/кг

=

Размещено на Allbest.ru