Реферат Автономной системы теплоснабжения мясокомбината
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
КАФЕДРА: «ТЕПЛОТЕХНИКА И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Автономной системы теплоснабжения мясокомбината.
ВЫПОЛНИЛ: Протопопов С.Г.
ФАКУЛЬТЕТ:
КУРС:
ГРУППА:
ПРОВЕРИЛ:
МОСКВА, 2009
1.РАСЧЁТ РЕПЕРНЫХ ТОЧЕК
Точка А
Для обеспечения высокой экономичности котлов давление вырабатываемого пара принимаем РА=9ата (0,9 МПа) при степени сухости хА=0,95
Энтальпия влажного насыщенного пара при этом находится по формуле
hx=h’ +rx,
где hx – 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;
tА= 175,36 оС.
hxА=742,6+0,95*2030,4=2671,48кДж/кг
Точка Б
Пар с начальной энтальпией после редуцирования до РА=7ата (0,7 МПа) используется в качестве теплоносителя в пароводяных подогревателях системы отопления и горячего водоснабжения.
hxБ = hxА=2671,48кДж/кг
При 0,7 МПа h’ = 697,1 кДж/кг,
r = 2065,8 кДж/кг,
tБ = 167,96 оС.
Тогда хБ= (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 на180м паропровода принимаем 18кПа.
Потери энтальпии пара принимаем 2,7% на 180м паропровода.
РВ= РА- Рпотерь = 0,90-0,018=0,882 МПа
hxВ = hxА - hпотерь =2671,48*0,937=2599,35кДж/кг
При 0,882 МПа h’= 739.42кДж/кг;
r =2032,92 кДж/кг;
tВ= 174,637 оС.
Тогда хВ=(2599,35-739,42)/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 РГ1 =3,5ата (0,35 МПа).
hxГ1 = hxВ = 2631,41кДж/кг
При 0,3 МПа h’= 561,4 кДж/кг;
r =2164,1 кДж/кг;
tГ1= 133,54оС.
Тогда хГ1=(2631,41-561,4)/2164,1=0,96
Точка Г2
Давление пара в технологических аппаратах колбасного цеха принимаем РГ2 =4,0ата (0,40 МПа).
hxГ2 = hxВ = 2512,48 кДж/кг
При 0,40 МПа h’= 604,7 кДж/кг;
r =2133,8 кДж/кг;
tГ2= 143,62 оС.
Тогда хГ2=(2631,41-604,7)/2133,8=0,95
Точка Г3
Давление пара в технологических аппаратах цеха сухих животных кормов принимаем РГ4 =6,0ата (0,60 МПа).
hxГ4 = hxВ = 2512,48 кДж/кг
При 0,60 МПа h’= 670,4 кДж/кг;
r =2086,0 кДж/кг;
tГ4= 158,84 оС.
Тогда хГ4=(2631,41-670,4)/2086,0=0,94
Точка Г4
Давление пара в технологических аппаратах жирового цеха принимаем РГ3 =3,0ата (0,30 МПа).
hxГ3 = hxВ = 2512,48 кДж/кг
При 0,30 МПа h’= 561,1 кДж/кг;
r =2164,1 кДж/кг;
tГ3= 133,54 оС.
Тогда хГ3=(2631,41-561,1)/2164,1=0,96
Точка Г5
Давление пара в технологических аппаратах цеха консервов принимаем РГ5 =5,0ата (0,50 МПа).
hxГ5 = hxВ = 2512,48 кДж/кг
При 0,50 МПа h’= 640,1 кДж/кг;
r =2108,4 кДж/кг;
tГ5= 151,85 оС.
Тогда хГ5=(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 РД
по формуле
hпкс = h’ +rxпп,
где hпкс – энтальпия пароконденсатной смеси, кДж/кг,
xпп –доля «пролётного» пара.
РД1=РГ1-Рпотерь=0,3(1-0,1)=0,27 МПа
При 0,27 МПа h’=546,2 кДж/кг;
r = 2174,5кДж/кг;
tД1= 129,98 оС.
Доля «пролётного» пара для убойного цеха xпп=0,2.
Тогда hпксД1=546,2+2174,5*0,2= 981,1кДж/кг
Точка Д2
РД2=РГ2-Рпотерь=0,40(1-0,1)=0,36 МПа
При 0,36 МПа h’= 588,5 кДж/кг;
r =2145,3 кДж/кг;
tД2= 139,87 оС.
Доля «пролётного» пара для колбасного цеха xпп=0,15.
Тогда hпксД2=588,5+2145,3*0,15=910,3кДж/кг
Точка Д4
РД3=РГ3-Рпотерь=0,30(1-0,1)=0,27 МПа
При 0,27 МПа h’= 546,2 кДж/кг;
r =2174,5 кДж/кг;
tД3= 129,98 оС.
Доля «пролётного» пара для жирового цеха xпп=0,2.
Тогда hпксД3=546,2+2174,5*0,2=981,1 кДж/кг
Точка Д3
РД4=РГ4-Рпотерь=0,60(1-0,1)=0,54 МПа
При 0,54 МПа h’= 652,8 кДж/кг;
r =2099,1 кДж/кг;
tД4= 154,77 оС.
Доля «пролётного» пара для цеха сухих животных кормов xпп=0,15.
Тогда hпксД4=652,8+2099,1*0,15=967,7 кДж/кг
Точка Д4
РД3=РГ3-Рпотерь=0,30(1-0,1)=0,27 МПа
При 0,27 МПа h’= 546,2 кДж/кг;
r =2174,5 кДж/кг;
tД3= 129,98 оС.
Доля «пролётного» пара для жирового цеха xпп=0,2.
Тогда hпксД3=546,2+2174,5*0,2=981,1 кДж/кг
Точка Д5
РД5=РГ5-Рпотерь=0,50(1-0,1)=0,45 МПа
При 0,45МПа h’= 623,2 кДж/кг;
r =2120,6 кДж/кг;
tД5= 147,92 оС.
Доля «пролётного» пара для цеха консервов xпп=0,15.
Тогда hпксД5=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
hК= cВ*tК,
где cВ – теплоёмкость конденсата, кДж/кг.
Для воды cВ = 4,19 кДж/кг.
hК = 80*4,19=335,2 кДж/кг
РЕ=0,9*РДср= 0,9*0,378= 0,34МПа
РДср = (0,27+0,36+0,27+0,54+0,45)/5=0,378 МПа
Степень переохлаждения конденсата определяется по формуле
Δt =tН -tК, оС,
где tН – температура насыщенного пара при давлении на выходе из теплообменного аппарата.
При РЕ=0,34 МПа tН=137,86оС.
Тогда Δt=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 = 130оС и обратной воды t обр=65оС отопления.
Температуру конденсата после водоподогревателя принимаем на 35 оС выше температуры обратной воды отопления. t КЖ=100 оС.
hК =100*4,19=419кДж/кг
Потери давления пара в водоподогревателях принимаем 10%.
РЖ=РБ – Р потерь= 0,7*(1-0,10)=0,63 МПа
При 0,63 МПа tН =160,75 оС
Тогда Δt=160,75-100=60,75 оС
Точка З
Принимаем температуру горячей воды tГВ=70 оС.
Температуру конденсата после водоподогревателей системы горячего водоснабжения принимаем на 30 оС выше tГВ. tК=100 оС.
hК = 100*4,19=419 кДж/кг
РЗ=РБ – Р потерь= 0,7*(1-0,10)=0,63 МПа
Δt=161,25-100=60,75оС
Точка И
Давление возвращаемого от сторонних потребителей конденсата принимаем РИ=0,3 МПа.
Температура конденсата tК=82 оС.
hК = 82*4,19=343,58 кДж/кг
При 0,30 МПа tН =133,54 оС
Δt= 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 1туб длу консервов) определяется по формуле
qi=di*(hi*(1-αГПi)+(hi-hПКСi) αГПi )*10-3 , ГДж/т (ГДж/туб),
где di- удельные расходы пара на выработку продукции, т/т (т/туб),
hi-энтальпия пара, поступающего в цех, кДж/кг,
αГПi –доля «глухого» пара от его общего потребления,
hПКСi- энтальпия пароконденсатной смеси, кДж/кг.
1.Мясо свинины и говядины (38+42=80т/см)
d 1=0,35т/т; αГП1=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; αГП2=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; αГП2=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; αГП2=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; αГП2=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
Di = di*Пi ,
где Пi –производство продукции, т/см (туб/см)
2.Расходы теплоты на выработку продукции определяется по формуле
Qi=qi*Пi
3.Сменные расходы пара и теплоты на технологические нужды определяются по формулам
DТН=∑di*Пi , т/см QТН=∑qi*Пi, 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 (1,7туб/см)
D5 =1,7*5,1=8,67 т/см
Q5=1,7*9,58=16,3 ГДж/см
DТН=0+57,5+2,16+17+8,67=87,83 т/см
QТН=62,4+138,75+4,2+33+16,3=254,65ГДж/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 Vi=Wi* Пi, м3/смену,
где Wi – удельные расходы горячей воды на выраьотку продукции, м3/т ( м3/туб - для консервов).
2.Ненормируемый расход горячей воды на вспомогательные нужды определяется по формуле VН = αw*∑Vi , м3/см,
где αw – доля ненормируемого потребления.
3.Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях определяется по формуле VГВ =∑Vi +VН + VСТ , м3/см,
где VСТ – отпуск горячей воды сторонним потребителям, м3/см.
4.Расход пара на нагрев воды в пароводяных падогревателях определяется по формуле
DГВ= (VГВ *с*ρ*(tГВ-tХВ))/((hХ-hК)*ηВ), т/см,
где с- теплоёмкость воды (с=4,19 кДж/кг*К),
ρ- плотность воды (ρ=1000 кг/м3),
tГВ и tХВ –соответственно температуры горячей и холодной воды, оС,
hХ – энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг,
hК – энтальпия конденсата при температуре конденсата tК ,кДж/кг,
ηВ – коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимаем 0,95)
5.Расход теплоты на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения определяется по формуле
QГВ=DГВ*(hХ-hК)*10-3,ГДж/см.
Мясо свинины и говядины (38+42=80т/см)
W1=3,8 м3/т
V1 =3,8*80=304м3/см
Колбасные изделия (25т/см)
W2=4,1 м3/т
V2 =25*4,1=102,5 м3/см
Жиры (3,0т/см)
W3=5,0 м3/т
V3 =3,0*5,0=15м3/см
Сухие животные корма (2,5 т/см)
W4=14,6 м3/т
V4 =2,5*14,6=36,5 м3/см
Консервы (1,7 т/см)
W5=9,2 м3/т
V5 =1,7 *9,2=15,64 м3/см
При производительности по 80 т/см αw =0,16
VН = 0,16*(304+102,5+15+36,5+15,64)=75,78 м3/см
VГВ = (304+102,5+15+36,5+15,64)+75,78=549,42м3/см
При tГВ=70оС и tХВ=15 оС
DГВ= 549,42*4,19*1000*(70-15)/((2671,48-419)*0,95)*10-3=59,17 т/см
QГВ=59,17*(2671,48-419)*10-3 =133,28 ГДж/см.
5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМЕННЫХ РЕСХОДОВ ТЕПЛОТЫ И ПАРА НА ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
1.Средние сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений определяется по формуле
QОТi=qОТi*VЗДi*(tВНi-tН)*τСМ*10-9 ГДж/см
qОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при tН, Вт/м3*К;
VЗДi-объёмы отапливаемых зданий по наружному периметру, м3;
tВНi - температура воздуха внутри отапливаемых зданий, оС ;
tН- средняя за отопительный период температура наружного воздуха, оС ;
τСМ- продолжительность рабочей смены, с.
2. qОТi =qОТi*(1,3+0,01* tН), Вт/м3*К
qОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий, Вт/м3*К.
3.Максимальные сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений определяются по формуле
Q*ОТi=q*ОТi*VЗДi*(tВНi-t*Н)*τСМ*10-9 ГДж/см
qОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при tН, Вт/м3*К;
tН- расчётная температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года, оС.
4. q*ОТi =qОТi*(1,3+0,01t*Н), Вт/м3*К
5. Средние за отопительный период и максимальный сменные расходы теплоты на отопительные нужды определяются по формулам
QОТ= ∑QОТi, 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
DОТ=QОТ*103/((hх-hк)*ηв), т/см и D*ОТ=Q*ОТ*103/((hх-hк)*ηв), т/см
hх- энтальпия конденсата при температуре tК, кДж/кг (точка Ж)
VЗД1=35000 м3
tВН1=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ1 = 0,20 Вт/м3*К
qОТ1=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/м3*К
QОТ1=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/м3*К
Q*ОТ1=0,21*35*103*(20+25)*10-9*8*3600=9,52 ГДж/см
2.Колбасный цех
VЗД2=20000 м3
tВН2=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ2 = 0,20 Вт/м3*К
qОТ2=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536Вт/м3*К
QОТ2=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/м3*К
Q*ОТ2=0,21*20*103*(20+25)*10-9*8*3600=5,44 ГДж/см
3.Консервный цех
VЗД3=15000 м3
tВН3=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ3 = 0,20 Вт/м3*К
qОТ3=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/м3*К
QОТ3=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/м3*К
Q*ОТ3=0,21*15*103*(20+25)*10-9*8*3600=4,08 ГДж/см
4.Санбойня
VЗД4=4000 м3
tВН4=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ4 = 0,30 Вт/м3*К
qОТ4=0,30*(1,3+0,01*(-3,2))=0,3804 Вт/м3*К
QОТ4=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/м3*К
Q*ОТ4=0,315*4*103*(20+25)*10-9*8*3600=1,23 ГДж/см
5.Помещение для кратковременного содержания скота
VЗД5=1500 м3
tВН5=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ5 = 1,5Вт/м3*К
qОТ5=1,5*(1,3+0,01*(-3,2))=1,902 Вт/м3*К
QОТ5=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/м3*К
Q*ОТ5=1,575*1,5*103*(20+25)*10-9*8*3600=3,06 ГДж/см
6.Вспомогательные цеха
VЗД6=20000 м3
tВН6=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ6 = 0,25 Вт/м3*К
qОТ6=0,25*(1,3+0,01*(-3,2))=0,317 Вт/м3*К
QОТ6=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/м3*К
Q*ОТ6=0,2625*20*103*(20+25)*10-9*8*3600=6,804 ГДж/см
7.Бытовые помещения
VЗД7=12000 м3
tВН7=20 оС
tН= -3,2оС
τСМ=8 часов
qОТ7 = 0,20 Вт/м3*К
qОТ7=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/м3*К
QОТ7=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/м3*К
Q*ОТ7=0,21*12*103*(20+25)*10-9*8*3600=3,26 ГДж/см
8.Административные помещения
VЗД8=2500 м3
tВН8=20 оС
tН= -3,2 оС
τСМ=8 часов
qОТ8 = 0,50 Вт/м3*К
qОТ8=0,50*(1,3+0,01*(-3,2))=0,634 Вт/м3*К
QОТ8=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/м3*К
Q*ОТ8=0,525*2,5*103*(20+25)*10-9*8*3600=1,701 ГДж/см
QОТ=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
DОТ=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:
QПОТ=QТН+QГВ+QОТ+QВ , ГДж/см
DПОТ=DТН+DГВ+DОТ+DВ , т/см
При этом доли теплоты, расходуемой на различные нужды, определяются по формулам:
αТН=(QТН/QПОТ)*100%;
αГВ=(QГВ/QПОТ)*100%;
αОТ=(QОТ/QПОТ)*100%;
αВ=(QВ/QПОТ)*100%.
Балансы выработки теплоты и пара характеризуют наиболее напряжённый режим работы котельной в сезон массовой переработки сырья, при наличии среднеотопительной нагрузки и выражаются уравнениями:
QВЫР=QТН+QГВ+QОТ+QВ +QСТ+QСН , ГДж/см
DВЫР=DТН+DГВ+DОТ+DВ+DСт+DСН , т/см
Отпуск теплоты сторонним потребителям определяется по формуле
QСТ=DСТ*(hх-0,01αвзhк)*10-3, ГДж/см
DСТ- отпуск пара сторонним потребителям, т/см;
hх- энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг (точка А)
αвз – доля возвращаемого конденсата, %
hк- энтальпия возвращаемого сторонними потребителями конденсата, кДж/кг (точка И).
Расходы теплоты QСН и пара DСН на собственные нужды котельной определяются по формулам QСН=βСН(QТН+QГВ+QОТ+QВ +QСТ), ГДж/см
DСН= βСН (DТН+DГВ+DОТ+DВ+DСТ) , т/см
βСН –доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной.
При этом доля теплоты, расходуемой на различные нужды, от общей выработки пара определяются по формуле β = (Qi/QВЫР)*100%.
QПОТ=254,65+133,28+22,1=410,03 ГДж/см
DПОТ=87,83+59,17+10,3=157,3 т/см
αТН=(254,65/410,03)*100%=62,1%
αГВ=(133,28/410,03)*100%=32,5%
αОТ=(22,1/410,03)*100%=5,38%
αВ=0
QСТ=62*(2671,48-0,01*0,51*343,58)*10-3=165,52 ГДж/см
DСТ=62 т/см
αвз=51%
QСН=0,025*(254,65+133,28+22,1+165,52)=14,4 ГДж/см
βСН=0,025 (для котельных, работающих на твёрдом топливе)
DСН= 0,025*(87,83+59,17+10,3+62)=5,48 т/см
QВЫР=254,65+133,28+22,1+165,52+14,4=589,95 ГДж/см
DВЫР=87,83+59,17+10,3+62+5,48=224,78 т/см
βТН =(254,65/589,95)*100=43,16%
βГВ =(133,28/589,95)*100=22,59%
βОТ =(22,1/589,95)*100=3,75%
βСТ =(165,52/589,95)*100=28%
βСН =(14,4/589,95)*100=2,44%
βВ =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
VчiГВ=(VГВ-VСТ)*γГВi/∑ γГВi, м3/ч
γГВi –коэффициент неравномерности графика потребления горячей воды предприятием.
Часовые количества горячей воды, отпускаемой сторонним потребителям, определяется по формуле
VчiСТ= VСТ* γГВ(СТ)i/∑ γГВ(СТ)i, м3/ч
γГВ(СТ)i –коэффициент неравномерности графика отпуска горячей воды сторонним потребителям.
Часовые расходы пара на технологические нужды определяются по формуле
DчiТН=DТН*γТНi/∑ γТНi, т/ч
γТНi –коэффициент неравномерности графика потребления пара на технологические нужды.
Часовые расходы пара на выработку горячей воды
DчiГВ=DГВ* VчiГВ / VГВ, т/ч
Часовые расходы пара на нужды отопления и вентиляции определяются из условий их равномерности в течение смены
DчiОТ=DОТ/8, т/ч и DчiВ=DВ/8, т/ч.
Часовые количества пара, отпускаемого сторонним потребителям, определяются по формуле
DчiСТ=DСТ* γСТi/∑ γСТi, т/ч
γСТi –коэффициент неравномерности графиков отпуска пара сторонним потребителям.
Часовые расходы пара на собственные нужды котельной определяются по формуле
DчiСН= βСН (DчiТН+DчiГВ+DчiОТ+DчiВ+DчiСТ) , т/ч
γГВ1 =0,55
γГВ2 =0,60
γГВ3 =0,80
γГВ4 =0,90
γГВ5 =0,70
γГВ6 =0,80
γГВ7 =0,90
γГВ7 =1,0
∑ γГВ=0,55+0,60+0,80+0,90+0,70+0,80+0,90+1,0=6,35
Vч1ГВ=549,42/6,25*0,55=48,3 м3/ч
Vч2ГВ=549,42/6,25*0,60=52,74 м3/ч
Vч3ГВ=549,42/6,25*0,80=70,32 м3/ч
Vч4ГВ=549,42/6,25*0,90=79,12 м3/ч
Vч5ГВ=549,42/6,25*0,70=61,54 м3/ч
Vч6ГВ=549,42/6,25*0,80=70,32 м3/ч
Vч7ГВ=549,42/6,25*0,90=79,12 м3/ч
Vч8ГВ=549,42/6,25*1,0=87,9 м3/ч
γТН1 =0,70
γТН2 =0,80
γТН3 =0,90
γТН4 =1,0
γТН5 =0,60
γТН6 =0,80
γТН7 =0,80
γТН8 =0,75
∑ γТН=0,70+0,80+0,90+1,0+0,60+0,80+0,80+0,75=6,35
Dч1ТН=87,83/6,35*0,70=9,68 т/ч
Dч2ТН=87,83/6,35*0,80=11,065 т/ч
Dч3ТН=87,83/6,35*0,90=12,45 т/ч
Dч4ТН=87,83/6,35*1,0=13,83 т/ч
Dч5ТН=87,83/6,35* 0,60=8,3 т/ч
Dч6ТН=87,83/6,35*0,80=11,065 т/ч
Dч7ТН=87,83/6,35*0,80=11,065 т/ч
Dч8ТН=87,83/6,35*0,75=10,37 т/ч
Dч1ГВ=59,17/549,42*48,3=5,2 т/ч
Dч2ГВ=59,17/549,42*52,74=5,68т/ч
Dч3ГВ=59,17/549,42*70,32=7,57т/ч
Dч4ГВ=59,17/549,42*79,12=8,52 т/ч
Dч5ГВ=59,17/549,42*61,54 =6,63 т/ч
Dч6ГВ=59,17/549,42*70,32=7,57т/ч
Dч7ГВ=59,17/549,42*79,12=8,52 т/ч
Dч8ГВ=59,17/549,42*87,9=9,47 т/ч
DОТ=10,3/8=1,28т/ч
DВ=0
γСТ1 =0,60
γСТ2 =0,75
γСТ3 =1,0
γСТ4 =0,85
γСТ5 =0,80
γСТ6 =0,75
γСТ7 =0,90
γСТ8 =0,80
∑ γСТ=0,60+0,75+1,0+0,85+0,80+0,75+0,90+0,80=6,45
Dч1СТ=62/6,45*0,6=5,77 т/ч
Dч2СТ=62/6,45*0,75=7,2 т/ч
Dч3СТ=62/6,45*1,0=9,6т/ч
Dч4СТ=62/6,45*0,85=8,17 т/ч
Dч5СТ=62/6,45*0,80=7,69 т/ч
Dч6СТ=62/6,45*0,75=7,2 т/ч
Dч7СТ=62/6,45*0,90=8,65 т/ч
Dч8СТ=62/6,45*0,80=7,69 т/ч
βСН =2,44%
Dч1СН=0,0244*(9,68+5,2+1,28+5,77)=0,54 т/ч
Dч2СН=0,0244*(11,065+5,68+1,28+7,2)=0,62т/ч
Dч3СН=0,0244*(12,45+7,57+1,28+9,6)=0,75т/ч
Dч4СН=0,0244*(13,83+8,52+1,28+8,17)=0,76 т/ч
Dч5СН=0,0244*(8,3+6,63+1,28+7,69)=0,538т/ч
Dч6СН=0,0244*(11,065+7,57+1,28+7,2)=0,66 т/ч
Dч7СН=0,0244*(11,065+8,52+1,28+8,65)=0,72 т/ч
Dч8СН=0,0244*(10,37+9,47+1,28+7,69)=0,70 т/ч
8.ПОДБОР ПАРОВЫХ КОТЛОВ
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 ηк определяется поформуле
ηк =∑ (ηкi*Dустi )/∑ Dустi, %
ηкi- КПД отдельных котлоагрегатов, %; номинальная производительность этих котлоагрегатов, т/ч.
Целевая функция оптимизации выбора котлов
К=ку1* Dуст1+∑ (куi* Dустi) min
К- аддитивный индекс относительных капитальных затрат на строительство котельной, ч/т;
ку1- индекс удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию первого котоагрегата;
Dуст1-установленная номинальная паропроизводительность первого вводимого котлоагрегата, т/ч;
куi- удельных относительных капитальных затрат на ввод в эксплуатацию остальных котоагрегатов;
Dустi - установленная номинальная паропроизводительность остальных котлоагрегатов, т/ч.
Необходимо определить суммарную установленную мощность котельной по формуле
Dуст =∑ Dустi , т/ч
Qуст =∑ Qустi, ГДж/ч,
где Qустi= Dустi *(hх-hПВ) *10-3, ГДж/ч;
hПВ- энтальпия питательной воды при температуре tПВ,кДж/кг;
hПВ = с* tПВ, кДж/кг
Фактический резерв установленной мощности котельной определяется по формуле
R= (Dуст-Dч max)/Dуст
Dч max- максимальная требуемая часовая выработка пара, т/ч
ηк =0,92
К=
Dуст =
tПВ=68 оС
hПВ =4,19*68=284,92 кДж/кг
Qуст1 = Qуст2 = Qуст3 = Qуст4=
Qуст =
R = (40-32,56)/32,56=0,2285
9.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ЧАСОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА
Максимальный часовой расход натурального топлива определяется по формуле
Bmax =Dч max*(hx-hПВ)*103/(QpН*ηк), кг/ ч
QpН- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
Для перевода расхода натурального топлива в условное используется формула
Bуmax = Bmax*QpН/29300, кг/ч
29300- низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг
Bmax =32,56*(2671,48-284.92)*1000/(17250*092)=4896,43кг/ ч
Уголь, донецкий, ДР QpН=17,25 МДж/кг
Bуmax =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
QГВ = VmaxГВ *с*ρ*( tГВ - tХВ)/3600 ,кВт
Тепловая мощность системы отопления определяется поформуле
QОТ = 1/8*Q*ОТ *106*(1/3600), кВт.
Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы горячего водоснабжения определяется по формуле
FГВ= QГВ /(К*Δ tср). м2
Δ tср- средняя разность температур между паром и нагреваемой водой, оС.
Средняя разность температур определяется на основании темературного графика водоподогревателя по формулам
Δ tср =(Δ tб -Δ tм )/ln(Δ tб /Δ tм ), оС, если (Δ tб /Δ tм ) > 1,7
Δ tср =(Δ tб +Δ tм )/2 оС, если (Δ tб /Δ tм)<= 1,7
Температура насыщенного пара tн принимается для 700кПа.
tн=165 оС
Требуемая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления определяется по формуле
FОТ= QОТ /(К*Δ tср) м2
Резерв установленной мощности водоподогревателей для систем горячего водоснабжения δFГВ и отопления δ FОТ определяется по формулам
δFГВ = 100*( FфГВ - FГВ )/FГВ , %
δFОТ = 100*( FфОТ – FОТ )/FОТ , %
FфГВ и FфОТ -соответственно фактическая суммарная поверхность нагрева водоподогревателей для систем горячего водоснабжения и отопления.
Исходные данные:
VmaxГВ = 75,78 м3/см
Q*ОТ =35,5 ГДж/см
tХВ= 10 оС
tГВ= 70 оС
tОБР= 65 оС
tПР= 130 оС
tК= 100 оС
К=2,0кВт/(м2*к)- коэффициент теплопередачи
QГВ =75,78*4,19*1000*(70-10)*(1/3600)=5291,97 кВт
QОТ = 1/8*35,5*106*(1/3600)=1232,64кВт
Для системы горячего водоснабжения
Δ tб =165-70=95 оС
Δ tм =100-10=90 оС,
(Δ tб /Δ tм) = 95/90=1,06 <= 1,7
Δ tср =(95+90)/2=92,5 оС
FГВ=5291,97/(2,0*92,5)=28,6 м2
Резерв 20% 28,6*1,2=34,32 м2
Выбираем два водоподогревателя типа ПП 1-17-7-II
FфГВ =17,2+17,2=34,4 м2
δFГВ = 100*(34,4-28,6)/28,6=20,3%
Для системы отопления
Δ tб =165-130=35 оС
Δ tм =100-=37 оС,
(Δ tб /Δ tм) = 62/37=1,67 <= 1,7
Δ tср =(62+37)/2=49,5 оС
FОТ=802,4/(1,6*49,5)=10,1 м2
Резерв 20% 10,1*1,2=12,12 м2
Выбираем два водоподогревателя типа ПП 1-6-2-II
FфОТ =6,3+6,3=12,6 м2
δFОТ = 100*(12,6-10,1)/10,1=24,8 %
11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ, ПАРА И ТОПЛИВА
Годовая выработка теплоты определяется по формуле
QГОД = QГОДТН + QГОДГВ + QГОДОТ + QГОДВ + QГОДСТ + QГОДСН, ГДж/год
QГОДТН – годовой расход топлива на технологические нужды, ГДж/год.
QГОДТН = QТН*zр*ψПМ;
zр - число рабочих смен в год;
ψПМ – средние за год коэффициенты нагрузки производственных мощностей;
QГОДГВ - годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения, ГДж/год.
QГОДГВ = QГВ*zр*ψПМ;
QГОДОТ - годовой расход теплоты на нужды отопления, ГДж/год.
QГОДОТ = QОТ*3ZОТ*ψОТ;
ZОТ- продолжительность отопительного периода года, суток;
ψОТ- коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы отопления в связи с энергосберегающими мероприятиями в выходные дни и нерабочие смены;
QГОДВ- годовой расход теплоты на нужды вентиляции, ГДж/год.
QГОДВ = QВ*3ZОТ*ψВ;
ΨВ- коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы вентиляции;
QГОДСТ- годовой отпуск теплоты сторонним потребителям, ГДж/год.
QГОДСТ = QСТ*ZСТ*ψПМ;
QГОДСН- годовой расход теплоты на собственные нужды котельной, ГДж/год.
QГОДСН = βСН(QГОДТН + QГОДГВ + QГОДОТ + QГОДВ + QГОДСТ ), ГДж/год.
Годовая выработка пара определяется по формуле
DГОД=QГОД*103/(hх-hПВ).
Годовой расход условного топлива определяется по формуле
ВГОДу= QГОД*103/(29300*ηк), тут/год
29300- теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.
Годовой расход натурального топлива определяется по формуле
ВГОД= ВГОДу/Э, т/год
Э- топливный эквивалент, определяемый по формуле
Э= QРН/29300
zр =500
ψПМ =0,8
QГОДТН =254,65*500*0.8=101860 ГДж/год
QГОДГВ =133,28*500*0,8=53312 ГДж/год
ZОТ=211 суток
ψОТ=0,7
QГОДОТ =22,1*3*211*0,7=9792,51ГДж/год
QГОДВ =0
zСТ =500
ψПМ =0,8
QГОДСТ =165,52*500*0,8=66208 ГДж/год
βСН=2,44%
QГОДСН = 0,0244*(101860+53312+9792,51+66208)=5640,6 ГДж/год
QГОД=101860+53312+9792,51+66208+5640,6=236813,11 ГДж/год
DГОД=236813,11 *103/(2671,48-284,92)=99227,8 т/год
ВГОДу=236813,11 *103/(29300*0,92)=8785,17 тут/год
QРН=17250 кДж/кг
Э=17250/29300=0,5887
ВГОД=8785,17/0,5887=14922,9т/год
12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Стоимость годового расхода топлива определяется по формуле
СГОДВ=ВГОД*SВ, руб/год
SВ- стоимость топлива, руб/т.
Годовые затраты на производство теплоты определяются по формуле
СГОДQ= СГОДВ/γВ, руб/год.
γВ-доля затрат топлива в себестоимости производства теплоты
Себестоимость производства 1 ГДж теплоты и 1 т пара определяется по формулам
SQ=CГОДQ/QГОД, руб/ГДж SQ=CГОДQ/DГОД, руб/т
Доля стоимости теплоты в себестоимости производства отдельных видов проидукции определяется по формуле
SВi=qi*SQ*100/Sn, %
Sn- себестоимость производства отдельных видов продукции
SВ=2000 руб/т
СГОДВ=14922,9* 2000=29845800руб/год
γВ=0,65
СГОДQ=29845800/0,58=51458275,86 руб/год
1 ГДж теплоты SQ= 51458275,86 /236813,11=217,3 руб/Гдж
1 т пара SQ=51458275,86 /99227,8 =518,58 руб/т
Δ tб =165-70=95 оС
Δ tм =100-10=90 оС,
(Δ tб /Δ tм) = 95/90=1,06 <= 1,7
Δ tср =(95+90)/2=92,5 оС
FГВ=5291,97/(2,0*92,5)=28,6 м2
Резерв 20% 28,6*1,2=34,32 м2
Выбираем два водоподогревателя типа ПП 1-17-7-II
FфГВ =17,2+17,2=34,4 м2
δFГВ = 100*(34,4-28,6)/28,6=20,3%
Для системы отопления
Δ tб =165-130=35 оС
Δ tм =100-=37 оС,
(Δ tб /Δ tм) = 62/37=1,67 <= 1,7
Δ tср =(62+37)/2=49,5 оС
FОТ=802,4/(1,6*49,5)=10,1 м2
Резерв 20% 10,1*1,2=12,12 м2
Выбираем два водоподогревателя типа ПП 1-6-2-II
FфОТ =6,3+6,3=12,6 м2
δFОТ = 100*(12,6-10,1)/10,1=24,8 %
11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ, ПАРА И ТОПЛИВА
Годовая выработка теплоты определяется по формуле
QГОД = QГОДТН + QГОДГВ + QГОДОТ + QГОДВ + QГОДСТ + QГОДСН, ГДж/год
QГОДТН – годовой расход топлива на технологические нужды, ГДж/год.
QГОДТН = QТН*zр*ψПМ;
zр - число рабочих смен в год;
ψПМ – средние за год коэффициенты нагрузки производственных мощностей;
QГОДГВ - годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения, ГДж/год.
QГОДГВ = QГВ*zр*ψПМ;
QГОДОТ - годовой расход теплоты на нужды отопления, ГДж/год.
QГОДОТ = QОТ*3ZОТ*ψОТ;
ZОТ- продолжительность отопительного периода года, суток;
ψОТ- коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы отопления в связи с энергосберегающими мероприятиями в выходные дни и нерабочие смены;
QГОДВ- годовой расход теплоты на нужды вентиляции, ГДж/год.
QГОДВ = QВ*3ZОТ*ψВ;
ΨВ- коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности системы вентиляции;
QГОДСТ- годовой отпуск теплоты сторонним потребителям, ГДж/год.
QГОДСТ = QСТ*ZСТ*ψПМ;
QГОДСН- годовой расход теплоты на собственные нужды котельной, ГДж/год.
QГОДСН = βСН(QГОДТН + QГОДГВ + QГОДОТ + QГОДВ + QГОДСТ ), ГДж/год.
Годовая выработка пара определяется по формуле
DГОД=QГОД*103/(hх-hПВ).
Годовой расход условного топлива определяется по формуле
ВГОДу= QГОД*103/(29300*ηк), тут/год
29300- теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.
Годовой расход натурального топлива определяется по формуле
ВГОД= ВГОДу/Э, т/год
Э- топливный эквивалент, определяемый по формуле
Э= QРН/29300
zр =500
ψПМ =0,8
QГОДТН =254,65*500*0.8=101860 ГДж/год
QГОДГВ =133,28*500*0,8=53312 ГДж/год
ZОТ=211 суток
ψОТ=0,7
QГОДОТ =22,1*3*211*0,7=9792,51ГДж/год
QГОДВ =0
zСТ =500
ψПМ =0,8
QГОДСТ =165,52*500*0,8=66208 ГДж/год
βСН=2,44%
QГОДСН = 0,0244*(101860+53312+9792,51+66208)=5640,6 ГДж/год
QГОД=101860+53312+9792,51+66208+5640,6=236813,11 ГДж/год
DГОД=236813,11 *103/(2671,48-284,92)=99227,8 т/год
ВГОДу=236813,11 *103/(29300*0,92)=8785,17 тут/год
QРН=17250 кДж/кг
Э=17250/29300=0,5887
ВГОД=8785,17/0,5887=14922,9т/год
12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Стоимость годового расхода топлива определяется по формуле
СГОДВ=ВГОД*SВ, руб/год
SВ- стоимость топлива, руб/т.
Годовые затраты на производство теплоты определяются по формуле
СГОДQ= СГОДВ/γВ, руб/год.
γВ-доля затрат топлива в себестоимости производства теплоты
Себестоимость производства 1 ГДж теплоты и 1 т пара определяется по формулам
SQ=CГОДQ/QГОД, руб/ГДж SQ=CГОДQ/DГОД, руб/т
Доля стоимости теплоты в себестоимости производства отдельных видов проидукции определяется по формуле
SВi=qi*SQ*100/Sn, %
Sn- себестоимость производства отдельных видов продукции
SВ=2000 руб/т
СГОДВ=14922,9* 2000=29845800руб/год
γВ=0,65
СГОДQ=29845800/0,58=51458275,86 руб/год
1 ГДж теплоты SQ= 51458275,86 /236813,11=217,3 руб/Гдж
1 т пара SQ=51458275,86 /99227,8 =518,58 руб/т
