МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛАРУСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ»
КУРСОВАЯ РАБОТА

«РАСЧЁТ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ»
                                                                                                            ВЫПОЛНИЛ: Руль О.л.

                                                                                                                     гр. 106332

                                                                                                                                       

                                                                                                           ПРОВЕРИЛ:    КАЩЕЕВ В.П.
МИНСК 2004
СОДЕРЖАНИЕ
1.    
   Введение.                                                                                                            3

2.    
 Определение тепловых нагрузок.                                                                   4 

2.1                      
 Определение максимального расхода теплоты                                           4

            на отопление промышленных предприятий, жилых и

общественных зданий.

     2.2 Определение максимального расхода теплоты на                                      5

вентиляцию промышленных предприятий, жилых и

общественных зданий.

      2.3 Определение максимального расхода теплоты                                          6

на горячее водоснабжение промышленных предприятий,

жилых и общественных зданий.

2.4                      
 Определение годового расхода пара и теплоты по                                      7

каждой группе потребителей.

2.5 Построение годового графика тепловых нагрузок по

продолжительности.                                                                                     9

2.6                      
 Сводная таблица тепловых нагрузок.                                                           11

3      
Выбор источника теплоснабжения и его основного оборудования.        13

4      
Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми          14

     котлами.


5      
Выбор оборудования.                                                                                        17

6      
Расчёт техно-экономических показателей работы котельной .               18

     Литература.                                                                                                         21

     Схема энергоустановки.
1. ВВЕДЕНИЕ.
      Целью данной курсовой работы является закрепление у студентов полученных знаний по курсу «Теплоэнергетические установки и теплоснабжение», а также отработка навыков выполнения теплоэнергетических расчётов.

      Задачи курсовой работы включают:

-  изучение методов оценки тепловых нагрузок промышленно-жилого района;

- изучение технико-экономических преимуществ комбинированной выработки электроэнергии и отпуска теплоты от котельной;

-  изучение методических основ выбора варианта энергоснабжения;

-  закрепление навыков работы с таблицами и
i
-
s
диаграммой воды и водяного пара при выполнении теплотехнических расчётов;

-  изучение методов выбора теплоэнергетического оборудования и расчёта технико-экономических показателей.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПРОМЫШЛЕННО-ЖИЛОГО РАЙОНА.
  2.1. Определение максимального расхода теплоты на отопление промышленных, жилых и общественных
      Расход теплоты на отопление промышленных предприятий определяется из выражения:



      где q₀ – относительная характеристика здания, представляющая теплопотери 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур 1⁰ С:

              q₀=0,5 (Вт/м³)

      V_пр  - общий наружный объём промышленных зданий:



      t_в – внутренняя температура отапливаемых помещений (для промышленных зданий ориентированно 18⁰ С);

      t_но –расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления :

              t_но=-25⁰ С ( пр.1).



      Расход теплоты на отопление жилых зданий:

,

      где q – укрупнённый показатель расхода теплоты на отопление зданий (Вт/м²), зависит от t_но (пр.5):

              q=174 (Вт/м²)

      F – жилая площадь:

              F=12 (м²)

      m – количество единиц потребления (количество человек):

              m=12 500 (человек)

      Получаем:



      Расход теплоты на отопление общественных зданий из выражения:

,

      где k₁ – коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, принимаем k₁=0,25.

.

Суммарный расход теплоты:


2.2                      
Определение максимального расхода теплота на вентиляцию промышленных в общественных зданий
      Расход теплоты на вентиляцию промышленных зданий определяется:

,

      где q_в – вентиляционная характеристика здания, представляющая расход теплоты на вентиляцию 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур 1⁰ С (Вт/м³ 10³);

               

      t_нв – расчётная наружная температура для вентиляции (приложение 1).

      Приближённо вентиляционную характеристику можно определить так:



      Расход теплоты на вентиляцию жилых и общественных зданий определяется из выражений:



      где k₂ и k₃ – коэффициенты, учитывающие расход теплоты на вентиляцию жилых и общественных зданий соответственно:

              k₂=0,2

              k₃=0,4.

      Получаем:



Суммарный расход теплоты:


2.3. Определение максимального расхода теплоты на горячее водоснабжение промышленных предприятий, жилых и общественных зданий
      Расход теплоты на горячее водоснабжение промышленных зданий:

,

       где m’ – количество единиц потребления на промышленных предприятиях:

              N_раб=3000 (человек),

      а’ – суточная норма расхода горячей воды:

              а’=45(л/чел),

      с – теплоёмкость подогреваемой воды:

              с=4,19(кДж/кг ⁰С),

      t₂ – температура горячей воды, подаваемой в систему:

              t₂=60⁰ С,

      t_х3 – температура холодной воды, в отопительный период:

              t_х3=5⁰ С,

      Т – число часов работы системы горячего водоснабжения в течении суток:

              Т=7(часов).



      Расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

,

      где а – суточная норма расхода горячей воды:

              а=100(л/сут),

      b – тоже для общественных зданий:

              b=20(л/сут),



Для летнего периода:



где t_х.з.- температура холодной воды в летнее время равная 15 С⁰.

2.4. Определение годового расхода пара и теплоты по каждой группе потребителей
Потребление пара в летний период составляет 60 – 80 % от его потребления зимой (G_п.л.=(0,6 – 0,8)G_п.з.)

Годовое потребление пара:



где τ_от – продолжительность отопительного сезона, час (приложение 1)

    τ_от = 4872

τ_л.=8760-τ_от – продолжительность летнего периода, час

  τ_л = 3888

G_п.з.=25



Годовой отпуск теплоты с паром:



Q_п.з. и Q_п.л. – отпуск теплоты в летнее и зимнее время:



,

где h_н – энтальпия пара, t_ок – температура возвращаемого конденсата

α_В – доля возврата конденсата тогда





и



Годовой отпуск теплоты с горячей водой:



Q_о^пр.год – средняя за отопительный сезон нагрузка,



где  - средняя за отопительный сезон температура наружного воздуха

 тогда:




Годовой расход теплоты на вентиляцию:



где n_от – число суток отопительного периода равное 203; z_в – число часов работы вентиляции в течении суток равное 16ч; Q_в – средний расход теплоты на вентиляцию:



- средняя температура наружного воздуха равная -10С⁰;тогда



следовательно:



Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение определяется по зависимостям:

             для промышленности:



            для ЖКХ:



следовательно:




2.5. Построение  графика Россандера

        .

              Для упрощения отыскания ординат опорных точек слева строится вспомогательный график изменения тепловой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха и с него искомые нагрузки переносятся на соответствующие ординаты опорных точек. Нагрузки отопления и вентиляции при температурах наружного воздуха  t_н.i, выше расчетных, пересчитывают по зависимости:

                           (2.27)

где  Q_р - тепловая нагрузка при расчетной температуре наружного воздуха, МВт (максимальная);   t_н.р. - расчетная температура наружного воздуха (для отопления или вентиляции).

            Величину суммарной нагрузки в горячей воде находят суммированием ординат нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения     

                      (2.28)

После этого вершины ординат опорных точек соединяют плавной кривой и получают искомый график (рис. 2.1).

 Расчётные точки для построения графика

                                          
                              

                     
                                  2.6. Составление сводной таблицы тепловых нагрузок
                                          

Наименование Группы потребителей	Теплоно ситель и его парамет- ры на выходе котельн.	Еди- ница изме ре ния	Максимальный расход пара и теплоты по режимам				возврат конден сата αВ и его темпе ратура tОК	Годовое  потреб ление пара и теплоты ГДж
			I – максималь но - зимний	II – средняя найболее хол месяца	III – среднеото пительный	IV- летний
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.Промышленные предприятия с непрерывным техпроцесом	пар	кг/с	25	25	25	17,5	50
		МВт	64,734	64,734	64,734	44,95	90	1764538,6
2.Промышленные предприятия. Ото пление и вентиля.	Вода 150/70 С0	МВт	0,813	0,5229	0,4032	-	-	5195,25
3.Промышленные предпиятия. Горя чее водоснаб жение	Вода 150/70 С0	МВт	1,347	1,347	1,347	1,12	-	37881950
4.Отопление и вентиляция по ЖКХ	Вода 150/70 С0	МВт	29,7	21,06	17,46	-	-	142236,7
5. Горячее водоснабжение по ЖКХ	Вода 150/70 С0	МВт	1,0417	1,0417	1,0417	0,694	-	27089154
Итог по теплоносителю гор вода	Вода 150/70 С0	МВт	41,5642	30,113	25,1661	1,8167	-	1474319,5

                        
Промышленные предприятия отопления и вентиляция:                                 1446690,8

I:

II:

   

   

Ш:

     

    

Отопление и вентиляция по ЖКХ:

I:

II:

   

   
Ш:

     

      

Величина суммарной нагрузки по горячей воде:

I:  
II:
Ш:
IV:

3. ВЫбор источника теплоснабжения и его основного оборудования.
  Выбор типа котлов, устанавливаемых в промышленной пароводогрейной

котельной производится в зависимости от соотношения нагрузок по пару и горячей воде на основании техноэкономических расчётов. Определяющим при выборе типа устанавливаемых котлов является также вид топлива, который принимается студентом.

Паропроизводительность котельной:



где h_к^/ энтальпия конденсата греющего пара кДж/кг; - суммарная нагрузка в горячей воде для максимального зимнего режима МВт; - расход теплоты на собственные нужды котельной, %.



Расход натурального топлива на котельную:



где  низшая теплота сгорания топлива равная 24,60МДж/кг; к_пт=1,015

тогда:


4. Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми котлами.
    Возврат конденсата с производства:



Расчёт подогревателей сетевой воды

  Расчётный расход прямой сетевой воды:



 Расход подпиточной воды:



 Количество обратной сетевой воды:



 Расход пара на подогрев сетевой воды:



 где  отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт/ч; h_п энтальпия греющего пара, кДж/кг; h_кст энтальпия конденсата сетевых подогревателей;



 тогда:



 Количество конденсата сетевых подогревателей:



 Паровая нагрузка котельной за вычетом расхода пара на деаэратор, подогрев      сырой воды, внутрикотельные потери:



Расчёт расширителя непрерывной продувки.

 Количество продувочной воды, поступающей в расширитель



 Р_пр – процент продувки котлов, %; G паровая нагрузка котельной, кг/с; тогда


 Количество пара вторичного вскипания.



 где h_расш = 467,13 кДж/кг

        h_кв = 851,7 кДж/кг

        x – степень сухости пара равная 0,95

        r – скрытая теплота парообразования, равная 2260 кДж/кг.

 Количество воды выбрасываемой из расширителя:



 Расход воды на выходе из деаэратора



 внутрикотельные потери, равные 0,02G и равная 0,8404



 Выпар из деаэратора.



 Количество умягчённой воды, поступающей в дэаэратор:

 

 Расход пара на подогрев сырой воды:



где G_хв  = G_хов

      t_х1хв и t_2хв – соответственно температуры сырой воды на входе и выходе из подогревателя равные 5 и 40 С⁰



 Количество конденсата подогревателя сырой воды


 Суммарный поток воды в деаэратор:



Расход пара на дэаэратор:


где  суммарный поток воды в дэаратор, кг/с;  энтальпия воды на выходе из дэаэратора равное 436кДж/кг; h  энтальпия греющего пара; h_ср средняя энтальпия деаэрируемой воды, кДж/кг.



тогда



 Полная паровая нагрузка кательной:



 Расчётный расход питательной воды:


5. Выбор оборудования.
  После расчёта баланса потоков пара и воды осуществляем выбор следующего оборудования:

          - котлы

          - деаэратор

          - питательные насосы

          - сетевые насосы

          - подпиточные насосы.

 Тип, марку и количество котлов выбираем по паропроизводительности равной 43,109 кг/с. Исходя из этих данных выбираем маку котла

КЕ – 25 – 14С и их количество 6 основных и один резервный.

 Деаэратор выбирается по максимальной производительности из приложения 10 выбираем наименование деаэратора 50

  Питательные насосы их суммарная производительность с электрическим приводом 110%, а с паровым 50% номинальной мощности всех работающих котлов без учёта резервного. Напор питательного насоса определяем:



 где Р_б – избыточное наибольшее давление в барабане равное1,54 МПа; Р_д – избыточное давление в деаэраторе 0,12 МПа; Н_с – принимаем равным

0,3 МПа. Тогда:



 И из приложения 11 выбираем 3 насоса типа ЗВС; 3В- 2,7м.

  Для обеспечения циркуляции воды в тепловых сетях устанавливаются сетевые насосы выбираемые по паропроизводительности и количеством не менее двух, по приложению 13 принимаем насос НКУ – 250.

  Таким же образом выбираются подпиточные насосы: НКУ – 90
 

  6. Расчёт техно-экономических показателей работы котельной .
Суммарные капиталовложения в источник теплоснабжения:



 где к – удельные капиталовложения на 1 МВт равное 23; - суммарная установленная теплопроизводительность котельной МВт, определяем из выражения:



 где п – число установленных в котельной котлов равное 6; G_ном номинальная паропроизводительность котла равная 6,94 кг/с; h_п =2788,4 кДж/кг;  h_п.в. при t = 104С⁰ равное 436 кДж/кг. Тогда:





 Затраты на амортизацию производственных зданий и сооружений равны:



 где Р₁ =0,035



 Затраты на амортизацию оборудования, определяются как



 где п_об и п_монт выбираем из таблицы 5.1, Р₂ норма отчислений на амортизацию оборудования, определяем из таб. 5.2 равной 0,0676



 Общие затраты на амортизацию источника теплоснабжения составят:



 Затраты на текущие ремонты оборудований и зданий для сравнительных расчётов:



 Затраты на заработную плату персонала:



  где п – штатный коэффициент, равный0,3; величина 1,35 соответствует средне годовой зарплате персонала.



 Определяем затраты на топливо.

   С_опт – стоимость топлива 10 руб/т; С_тр – расходы на транспортировку до места разгрузки, определяют:



  где L расстояние от места добычи до места разгрузки вагонов, 740 км,

а и в коэффициенты для твёрдого топлива соответственно 0,2 и 0,00148.

  Величина С_{тр год} определяем



  где l расстояние от склада или базы топлива до котельной 10 км; а и в соответственно 0,22 и 0,054 тогда:



  Затраты на разгрузку и перемещение топлива на склад :



  Общие затраты на топливо:



  Годовой расход топлива на котельной:



  Итоговые затраты на топливо:



  Затраты на электроэнергию:



  где Э_уд – удельная установленная электрическая мощность, кВт/МВт, равный 8; к_эл – коэффициент использования установленной мощности, равный 0,8; С_эл – стоимость 1 кВт ч равный 2,5 коп/кВт ч.



  Затраты на воду:



  где G_в = G_хов =42,26 кг/с

  Прочие расходы определяют:

 

Сумма годовых эксплуатационных затрат:



  Себестоимость тепловой энергии:



  Определение удельного расхода условного топлива:

 
                                                     
ЛИТЕРАТУРА.
1)   
Методическое пособие к  курсовой работе по курсу «Теплоэнергетические установки и теплоснабжение» / Корницкий Н.Б. Ковшик И.И. Сороко К.В. Минск: БПИ, 1987.

2)   
«Промышленная теплоэнергетика и теплотехника». Справочник. / под ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. Москва: Энергоиздательство, 1983.

3)   
«Теплофикация и тепловые сети». Учебник для ВТУЗов – 5 издание / Соколов Е.Я. Москва: Энергоиздательство, 1982.