Теплоснабжение предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Рациональная организация теплоснабжения предприятий по переработке сырья животного происхождения - важнейшее условие экономичной работы предприятий, гарантирующей производство мясо - молочных продуктов высокого качества.

От правильного выбора системы теплоснабжения, укомплектованного оборудованием, серийно выпускаемым промышленностью зависит затраты теплоты на выпуск единицы продукции.

В связи с постоянным и неизбежным повышением цен на топливно-энергетические ресурсы возрастает доля стоимости затрат теплоты в структуре себестоимости производимой продукции.

В связи с этим проблема надежного и экономичного обеспечения предприятий по переработке сырья животного происхождения теплоносителями требуемых параметров представляет важную задачу.

Надежность теплоснабжения предприятия должна быть обеспечена как простотой обслуживания всех элементов теплового хозяйства, так и возможностью их быстрого ремонта с минимальными затратами.

Схема теплоснабжения предприятия должна быть компактной, обеспечивая минимальные потери теплоты и утечки теплоносителей в процессе их производства и транспортировки. Она должна быть экономически и экологически безопасной, с минимальным выходом вторичных энергетических ресурсов.

1. Составление теплового баланса предприятия

Тепловой баланс предприятия показывает распределение теплоты на технологические нужды, на собственные нужды котельной.

Он необходим для подбора нужного количества и типов тепловых генераторов, определения максимального часового и годового расходов топлива, обоснования мероприятий по обеспечению надежности теплоснабжения предприятия.

Тепловой баланс составляют для наиболее напряженного режима работы системы теплоснабжения в период массовой переработки сырья в расчете на дневную рабочую смену.

Тепловой баланс имеет вид:

Q=Q_т.н.+Q_г.в.+Q_от+Q_вен+Q_с.н.

Где:

Q - выработка теплоты в котельной, ГДж/смена;

Q_т.н.,Q_г.в.,Q_от,Q_вен,Q_с.н. - соответственно расходы теплоты на технологические нужды, горячее водоснабжение, отопление, вентиляцию, отпуск теплоты сторонним потребителям, расход теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства, ГДж/смена.

При составлении теплового баланса, необходимо правильно определить параметры пара, используемого в различных цехах предприятия в зависимости от ассортимента производимой продукции.

Для обеспечения высокого коэффициента полезного действия и отопительного удельного расхода топлива на выработку пара котельная должна вырабатывать 70% пара с давлением близким к номинальному для данного котлового агрегата.

Для снижения давления пара в тепловой схеме теплоснабжения предусматривается редукционные клапана.

Определение расхода теплоты на технологические нужды производим по формуле:

Где:

Q_i - расход теплоты на выработку нормируемых видов энергоемкой продукции, ГДж/смена;

Q_Н - расход теплоты на производство ненормируемого видов продукции, ГДж/смена.

Где:

П_i - проектная мощность по выработке отдельных видов продукции, т/смена;

q_i - удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции, ГДж/т (для консервов - ГДж/туб).

q_i=(h_i(1-_ГПi)+(h_i-h_ПКСi)_ГПi)10^-3

Где:

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

_ГПi - доля «глухого» пара от его общего потребления при выработке отдельных видов продукции;

h _ПКС - энтальпия паро-конденсатной смеси для отдельных видов продукции, кДж/кг.



Энтальпия кипящей воды при давлении Р=1МПа и степени сухости пара: h_i =762,6+2014,1•0,97=2716,277 кДж/кг.

Где:

h_i' - энтальпия кипящей воды при давлении P_кот, кДж/кг;

r_i - теплота парообразования при давлении P'_кот, кДж/кг;

h_i'' - энтальпия паро-конденсатной смеси при давлении P' для отдельных видов продукции, кДж/кг;

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

x_ППi - доля «пролетного» пара в паро-конденсатной смеси для отдельных видов продукции.

Давление пара Р, МПа для от дельных видов продукции:

- для мяса Р=0,3МПа;

- колбасных изделии Р=0,3МПа;

- сухих животных кормов 0,45МПа;

- птицы Р=0,3МПа;

- жира Р=0,3МПа;

- консервов Р=045МПа;

- других видов продукции Р=0,3МПа.

Доля горячего пара принимаем:

- для мяса б_гп=0,45;

- для колбасных изделий б_гп=0,45;

- сухих животных кормов б_гп=0,6;

- птицы б_гп=0,7;

- жира б_гп=0,45;

- консервов б_гп=0,6;

- других видов продукции б_гп=0,45.

Удельный расход теплоты:

q_1,2,5,7=(2716,277• (1-0,45)+(2716,277-950,848) •0,45) •10^-3=2,288 ГДж/т;

q_3,6=(2716,277• (1-0,6)+(2716,277-940,64) •0,6) •10^-3=2,151 ГДж/т;

q₄=(2716,277• (1-0,7)+(2716,277-950,848) •0,7) •10^-3=2,050 ГДж/т.

Расход теплоты:

Q₁=2,288•1=2,288 ГДж/cмена;

Q₂=2,288•0=0 ГДж/cмена;

Q₃=2,151•1=2,151 ГДж/cмена;

Q₄=2,050•3=6, 15 ГДж/cмена;

Q₅= 2,288•6= 13,728 ГДж/cмена;

Q₆=2,151•1=2,151 ГДж/cмена;

Q₇=2,288•1=2,288 ГДж/cмена.

Где:

_d - доля ненормируемого расхода пара на технологические нужды от нормируемого, принимаем _d=0,12.

Q_н=0,12• (2,288+0+2,151+6,15+13,728+2,151+2,288)=2,958 ГДж/cмена.

Расход теплоты на технологические нужды:

Q_тн=2,958 +24,656=27,614 ГДж/cмена.

Расход пара на технологические нужды D_ТН:

Где:

D_i - расход пара на выработку отдельных видов продукции, т/смена;

D_Н - расход пара на производство ненормируемых видов продукции, т/смена.

D_i=di * Пi

Где:

d_i - удельные расходы пара на выработку отдельных видов продукции, т/смена (для консервов - туб/смена).

- для мяса d_i=0,35;

- для колбасных изделий d_i=2,4;

- сухих животных кормов d_i=6,8;

- птицы d_i=0,72;

- жира d_i=0,92;

- консервов d_i=5,1.

D₁= 0,35•1=0,35 т/смена;

D₂=2,4•0=0 т/смена;

D₃=6,8•1=6,8 т/смена;

D₄=0,72•3=2,16 т/смена;

D₅=0,92•6=5,52 т/смена;

D₆=5,1•1=5,1 т/смена;

D_н=0,12• (0,35+0+6,8+2,16+5,52+5,1)=2,39 т/смена;

D_тн=19,93+2,39=22,32 т/сменa.

Удельные расходы пара и ряд других используемых в дальнейшем расчетах величин определяются методом табличной интерполяции для характерного типоразмера предприятия. Определяющим фактором при этом для предприятий мясной промышленности является проектная выработка мяса.

Результаты расчета расхода пара и теплоты на технологические нужды сводим в таблицу 1.

Таблица 1. - Расходы пара и теплоты на технологические нужды:

	Р*, МПа	h, кДж/кг	ГП	ХПП	hПКС, кДж/кг	d	q, ГДж/т (ГДж/туб)	D, т/мену	Q, ГДж/смену
Мясо	0,3	561,4	0,45	0,18	950,848	0,12	2,288	0,35	2,28
Колбасные изделия	0,3	561,4	0,45	0,18	950,848		2,288	0	0
Сухие животные корма	0,45	622,4	0,6	0,15	940,64		2,151	6,8	2,15
Жир	0,3	561,4	0,7	0,18	950,849		2,050	2,16	6,15
Птица	0,3	561,4	0,45	0,18	950,848		2,288	5,52	13,72
Консервы	0,45	622,4	0,6	0,15	940,64		2,151	5,1	2,151

Расход теплоты на горячее водоснабжение Q_г.в. производится по формуле:

Q_г.в.=D_г.в.(h_кот-h_к)10^-3

Где:

h_кот - энтальпия пара, подаваемого в пароводяные подогреватели, кДж/кг (определяется по диаграмме h, s водяного пара при давлении Р_кот и степени сухости Х_кот);

h_к - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей, кДж/кг.

h_к=c_р.в.* t_к

Где:

c_р.в.- теплоемкость воды (c_р.в.=4,19 кДж/кг);

t_к - температура конденсата, ⁰С (принимается на 25…35⁰С выше температуры горячей воды);

h_к=4,19• (70+35) =439,95 кДж/кг.

D_г.в. - расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях системы горячего водоснабжения, т/смена.

Где:

- плотность воды, = кг/м³;

t_Х.В. и t_Г.В. - соответственно температуры холодной и горячей воды, t_Х.В =10 ⁰С и t_Г.В.= 55 ⁰С;

- КПИТ в подогревателях воды (0,92…0,95)принимаем =0,95;

V_Г.В. - расход горячей воды, м³/смена.

Где:

V_i - расход горячей воды на выработку отдельных видов продукции, м³/смена;

V_Н - расход горячей воды на производство ненормируемого вида продукции и коммунальные нужды, м³/смена.

V_i=w_i * П_i

Где:

w_i - удельные расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции, м³/т (для консервов - м³/туб);

б_w - доля ненормируемого расхода горячей воды от нормируемого, принимаем б_w=0,22;

w₁=5 м³/т;

w₂ =5,1 м³/т;

w₃ =16,8 м³/т;

w₄=6 м³/т;

w₅=7,2 м³/т;

w₆=10,5 м³/т;

V₁=5•1=5 м³/смена;

V₂=5,1•0=0 м³/смена;

V₃=16,8•1=16,8 м³/смена;

V₄=6•3=18 м³/смена;

V₅=7,2•6=43,2 м³/смена;

V₆=10,5•1=10,5 м³/смена;

V_н=0,22• (5+0+16,8+18+43,2+10,5)=20,57 м³/смена;

V_гв=93,5+20,57=114,07 м³/смена;

т/смену;

Q_г.в=9,86• (2716,277-4,19(70+35)) •10^-3=22,44 ГДж/смену.

Определение расхода теплоты на отопление Q_от, ГДж/смена, зданий и сооружений предприятия для средней за отопительный период температуры наружного воздуха t_ср. производим по формуле:



Где:

q_отi - удельные отопительные характеристики отдельных зданий, Вт/(м³•К);

V_Н - объемы отапливаемых зданий по наружному объему, м³.

t_в - температура воздуха в отапливаемых помещениях, ⁰С (принять равной +18⁰С);

t_ср - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, t_ср =-6,8⁰С;

ф_см - продолжительность смены, ф_см=83600 с.

q_от1=0,26 Вт/(м³•К);

q_от2=0,34 Вт/(м³•К);

q_от3=0 Вт/(м³•К);

q_от4=0 Вт/(м³•К);

q_от5=0 Вт/(м³•К);

q_от6=1,8 Вт/(м³•К);

q_от7=0,32 Вт/(м³•К);

q_от8=0,50 Вт/(м³•К);

q_от9=0,60 Вт/(м³•К).

Объемы отапливаемых зданий по наружному объему, м³;

V_Н1=9•1000=9000 м³;

V_Н2=2,5•1000=2500 м³;

V_Н3=0 м³;

V_Н4=0 м³;

V_Н5=0 м³;

V_Н6=0,6•1000=600 м³;

V_Н7=4•1000=4000 м³;

V_Н8=2•1000=2000 м³;

V_Н9=0,4•1000=400 м³.

Определение расхода теплоты на отопление Q_от, ГДж/смена,

Q_от1=(0,26•9000• (18-(-6,8)))•8•3600•10^-9=1,67 ГДж/смена;

Q_от2=(0,34•2500• (18-(-6,8))) •8•3600•10^-9=0,60 ГДж/смена;

Q_от3=0 ГДж/смена;

Q_от4=0 ГДж/смена;

Q_от5=0 ГДж/смена;

Q_от6=1,8•600• (18-(-6,8))) •8•3600•10^-9=0,77 ГДж/смена;

Q_от7=0,32•4000• (18-(-6,8))) •8•3600•10^-9=0,91 ГДж/смена;

Q_от8=0,50•2000• (18-(-6,8))) •8•3600•10^-9=0,71 ГДж/смена;

Q_от9=0,60•400• (18-(-6,8))) •8•3600•10^-9=0,17 ГДж/смена;

Q_от=1,67+0,60+0+0+0+0,77+0,91+0,71+0,17=4,83 ГДж/смена.

Зная Q_от можно рассчитать расход пара на нужды отопления для средней за отопительный период температуры наружного воздуха D_от, т/смена:

Где:

h_к^от - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей системы отопления, кДж/кг.

h_к^от=с_рв·t_к

h_к^от=4,19•110=460,9 кДж/кг.

Где:

t_к - температура конденсата, ⁰С (принимается на 35…45⁰С выше температуры обратной воды системы отопления).

D_от=4,83•10³/((2716,277-460,9) •0,95)=2,25 т/смена.

Для подбора типоразмеров и количества подогревателей системы водяного отопления определяем максимальный расход теплоты на отопление , ГДж/смена, зданий и сооружений для самой холодной пятидневки года.

Где:

- удельные отопительные характеристики зданий для самой холодной пятидневки года, Вт/(м³·К).

Где:

t_н- температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года, t_н=-35 ⁰С(Раевский).

q_от1^max=0,26• (1+0,01(-35-(-6,8)))=0,18 Вт/(м³·К);

q_от2^max=0,34• (1+0,01(-35-(-6,8)))=0,24 Вт/(м³·К);

q_от3^max=0 Вт/(м³·К);

q_от4^max=0 Вт/(м³·К);

q_от5^max=0 Вт/(м³·К);

q_от6^max=1,8 • (1+0,01(-35-(-6,8)))=1,29 Вт/(м³·К);

q_от7^max=0,32• (1+0,01(-35-(-6,8)))=0,22 Вт/(м³·К);

q_от8^max=0,50• (1+0,01(-35-(-6,8)))=0,35 Вт/(м³·К);

q_от9^max=0,60• (1+0,01(-35-(-6,8)))=0,43 Вт/(м³·К);

Q^max_от1=0,18•9000• (18-(-35)) •8•3600•10^-9=2,47 ГДж/смена;

Q^max_от2=0,24•2500• (18-(-35)) •8•3600•10^-9=0,91 ГДж/смена;

Q^max_от3=0 ГДж/смена;

Q^max_от4=0 ГДж/смена;

Q^max_от5=0 ГДж/смена;

Q^max_от6=1,29•600• (18-(-35)) •8•3600•10^-9=1,18 ГДж/смена;

Q^max_от7=0,22•4000• (18-(-35)) •8•3600•10^-9=1,34 ГДж/смена;

Q^max_от8=0,35•2000• (18-(-35)) •8•3600•10^-9=1,06 ГДж/смена;

Q^max_от9=0,43•400• (18-(-35)) •8•3600•10^-9= 0,26 ГДж/смена;

Q_от^max=2,47+0,91+0+0+0+1,18+1,34+1,06+0,26=7,22 ГДж/смена.

Расход теплоты на вентиляцию Q_вен, ГДж/смена, для средней за отопительный период температуры наружного воздуха производим по формуле:

Где:

q_вен - удельные вентиляционные характеристики зданий для средней за отопительный период температуры наружного воздуха;

- объемы вентилируемых помещений технологических цехов, м³ (принимаются равными 0,35…0,45 от общих объемов цехов).

q_вен1=1 Вт/(м³К);

q_вен2=0,35 Вт/(м³К);

q_вен3=0 Вт/(м³К);

q_вен4=0 Вт/(м³К);

q_вен5=0 Вт/(м³К);

V_н1^вен=1•9000=9000 м³;

V_н2^вен=0,35•2500=875 м³;

V_н3^вен=0 м³;

V_н4^вен=0 м³;

V_н5^вен=0 м³;

Q_вен1=1•9000• (18-(-6,8)) •8•3600•10^-9=6,42 ГДж/смена;

Q_вен2=0,35•875• (18-(-6,8)) •8•3600•10^-9=0,21 ГДж/смена;

Q_вен3=0 ГДж/смена;

Q_вен4=0 ГДж/смена;

Q_вен5=0 ГДж/смена;

Q_вен=6,42+0,21+0+0+0=6,63 ГДж/смена.

Расход пара на вентиляцию D_вен (т/смена).

Определяем по формуле:

Где:

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

Где:

h_к^вен=4,19•90=377,1 КДж/кг.

- температура конденсата, ⁰С (принимаем равной 85...95⁰С).

D_вен=6,63•10³/((2716,277-377,1) •0,95=2,98 т/смену.

Общее потребление теплоты Q_пот (ГДж/смена) и пара D_пот (т/смена) на нужды предприятия в сезон переработки сырья рассчитываем по формуле:

Q_пот=27,614+22,44+4,83+6,63=61,51 ГДж/смена.

D_пот=22,32+9,86+2,25+2,98=37,41 т/смена.

Расход теплоты Q_с.н.(ГДж/смена) и пара D_с.н.(т/смена) на собственные нужды котельной и топливного хозяйства равно:

Q_сн=0,02•61,51=1,23 ГДж/смена.

D_сн=0,02•37,41=0,74 т/смена.

Где:

в_с.н. - доля теплоты, расходуемый на собственные нужды котельной и топливного хозяйства (для котельных, работающих на твердом топливе в_с.н =0,025...0,035; на мазуте 0,06…0,08; на природном газе - 0,02…0,025).

Результаты расчетов теплового баланса предприятия сводим в таблицу.

Таблица 2. - Структура парового и теплового баланса предприятия:

	Технологические нужды	Горячее водоснабжение	Отопление	Вентиляция	Общее потребление
D	т/смену %	59	26	6	7	98
Q	ГДж/смена %	44	36	7	10	97

2. Построение графиков потребления теплоносителей

Для характеристики систем теплоснабжения предприятий строят годовые, суточные, сменные графики потребления пара, горячей воды, а также возврата конденсата, отличающиеся значительной неравномерностью. Сменные графики теплопотребления составляются для условий эксплуатации систем теплоснабжения в сезон массовой переработки сырья, при средних для отопительного периода года нагрузках на системы отопления и вентиляции. Для обоснования максимальных часовых тепловых нагрузок и подбора тепловых генераторов пара, горячей воды, а также для расчета установок по утилизации паровой конденсатной смеси и определения производительности системы химической водоподготовки.

Для построения суммарного графика расхода горячей воды определяем часовые расходы горячей воды по предприятию , м³/ч:

Где:

в_г.в.- коэффициент неравномерности графика потребления горячей воды предприятием.

в_г.в1=0,58;

в_г.в2=0,66;

в_г.в3=0,9;

в_г.в4=0,95;

в_г.в5=0,76;

в_г.в6=0,86;

в_г.в7=0,96;

в_г.в8=1;

в_г.в=0,58+0,66+0,9+0,95+0,76+0,86+0,96+1=6,67.

V_гв1^ч=114,07•0,58/6,67=9,91 м³/ч;

V_гв2^ч=114,07•0,66/6,67=11,2 м³/ч;

V_гв3^ч=114,07•0,9/6,67=15,3 м³/ч;

V_гв4^ч=114,07•0,95/6,67=16,2 м³/ч;

V_гв5^ч=114,07•0,76/6,67=12,9 м³/ч;

V_гв6^ч=114,07•0,86/6,67=14,7 м³/ч;

V_гв7^ч=114,07•0,96/6,67=16,4 м³/ч;

V_гв8^ч=114,07•1,0/6,67=17,1 м³/ч.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3 и по этим данным строим график расхода горячей воды.

Таблица 3. - Часовые расходы горячей воды, м³/ч.:

Потребители	Сменный расход воды	часовые интервалы
		8..9	9..10	10..11	11..12	12..13	13..14	14..15	15..16
предприятие	114,07	9,91	11,2	15,3	16,2	12,9	14,7	16,4	17,1

Рисунок 1. - Сменный график потребления горячей воды:

Часовой расход пара на технологические нужды (т/ч) определяем по формуле:

Где:

в_т.н.i - коэффициент неравномерности графика потребления пара на технологические нужды.

в_т.н.1=0,82;

в_т.н.2=0,88;

в_т.н.3=0,92;

в_т.н.4=1;

в_т.н.5=0,8;

в_т.н.6=0,85;

в_т.н.7=0,36;

в_т.н.8=0,78;

в_т.н.=0,82+0,88+0,92+1+0,8+0,85+0,36+0,78=6,41.

D_тн1^ч=22,32•0,82/6,41=2,85 т/ч;

D_тн2^ч=22,32•0,88/6,41=3,06 т/ч;

D_тн3^ч=22,32•0,92/6,41=3,20 т/ч;

D_тн4^ч=22,32•1/6,41= 3,48 т/ч;

D_тн5^ч=22,32•0,8/6,41=2,78 т/ч;

D_тн6^ч=22,32•0,85/6,41=2,95 т/ч;

D_тн7^ч=22,32•0,36/6,41=1,25 т/ч;

D_тн8^ч=22,32•0,78/6,41=2,71 т/ч.

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

D_гв1^ч=9,86•9,91/114,07=0,85 т/ч;

D_гв2^ч=9,86•11,2/114,07=0,96 т/ч;

D_гв3^ч=9,86•15,3/114,07=1,32 т/ч;

D_гв4^ч=9,86•16,2/114,07=1,40 т/ч;

D_гв5^ч=9,86•12,9/114,07=1,11 т/ч;

D_гв6^ч=9,86•14,7/114,07=1,27 т/ч;

D_гв7^ч=9,86•16,4/114,07=1,41 т/ч;

D_гв8^ч=9,86•17,1/114,07=1,47 т/ч.

Часовые расходы пара на отопление и вентиляцию принимаем равномерными в течении смены.

D_от^ч=2,25/8=0,28 т/ч.

D_вен^ч=2,98/8=0,37 т/ч.

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

D_сн^ч1=0,02• (2,85+0,85+0,28+0,37)=0,087 т/ч;

D_сн^ч2=0,02• (3,06+0,96+0,28+0,37)=0,093 т/ч;

D_сн^ч3=0,02• (3,20+1,32+0,28+0,37)= 0,103т/ч;

D_сн^ч4=0,02• (3,48+1,4+0,28+0,37)=0,11 т/ч;

D_сн^ч5=0,02• (2,78+1,11+0,28+0,37)=0,09 т/ч;

D_сн^ч6=0,02• (2,95+1,27+0,28+0,37)=0,097 т/ч;

D_сн^ч7=0,02• (1,25+1,41+0,28+0,37)=0,066 т/ч;

D_сн^ч8=0,02• (2,71+1,47+0,28+0,37)=0,095 т/ч.

Таблица 4. - Часовые расходы пара, т/ч.:

15..16	2,71	1,47	0,28	0,37	0,095	4,925
14..15	1,25	1,41	0,28	0,37	0,066	3,376
13..14	2,95	1,27	0,28	0,37	0,097	4,967
12..13	2,78	1,11	0,28	0,37	0,09	4,63
11..12	3,48	1,4	0,28	0,37	0,11	5,64
10..11	3,20	1,32	0,28	0,37	0,103	5,273
9..10	3,06	0,96	0,28	0,37	0,093	5,123
8..9	2,85	0,85	0,28	0,37	0,087	4,437
Сменный расход пара, т/смену	22,28	9,79	2,25	2,98	0,741	38,041
Потребители	Технолог. нужды	Горячее водоснаб.	Отопление	Вентиляция	Собственные нужды	Всего

Рисунок 2. - Сменный график потребления пара:

Часовой выход конденсата от технологических пара потребляющих аппаратов , т/ч:

D_к(тн)^ч1=((0,35+0+6,8+2,16+5,52+5,1)•(0,45+0,45+0,6+0,7+0,45+0,6))•0,82/6,41=8,18 т/ч;

D_к(тн)^ч2=64,77•0,88/6,41=8,89 т/ч;

D_к(тн)^ч3=64,77•0,92/6,41=9,29 т/ч;

D_к(тн)^ч4=64,77•1,0/6,41=10,1 т/ч;

D_к(тн)^ч5=64,77•0,8/6,41=8,08 т/ч;

D_к(тн)^ч6=64,77 •0,85/6,41=8,58 т/ч;

D_к(тн)^ч7=64,77•0,36/6,41=3,63 т/ч;

D_к(тн)^ч8=64,77•0,78/6,41=7,88 т/ч.

Часовые выхода конденсата от теплообменников систем горячего водоснабжения .

Результаты расчета сводим в таблицу 5 и строим суммарный график возврата конденсата в смену.

Таблицу 5. - Часовые выхода конденсата, т/ч.:

Часовые интервалы	15..16	7,88	1,47	0,28	0,37	10
	14..15	3,63	1,41	0,28	0,37	5,69
	13..14	8,58	1,27	0,28	0,37	10,5
	12..13	8,08	1,11	0,28	0,37	9,84
	11..12	10,1	1,4	0,28	0,37	12,15
	10..11	9,29	1,32	0,28	0,37	11,26
	9..10	8,89	0,96	0,28	0,37	10,5
	8..9	8,18	0,85	0,28	0,37	9,68
Сменный расход пара, т/смену	64,63	9,79	2,25	2,98	79,65
Потребители	Технолог. нужды	Горячее водоснабжение	Отопление	Вентиляция	Всего

Рисунок 3. - Сменный график возврата конденсата:

3. Подбор котлов

Подбор котлов производится по максимальному часовому расходу пара, используя сменный график потребления пара. Следует учитывать, что суммарная производительность котлов должна иметь резерв на15...20%, обеспечивая максимальное часовое потребление.

Рекомендуется устанавливать однотипные котельные агрегаты с одинаковой тепловой мощностью. Число котлов должно быть не менее двух и не более четырех.

При максимальном потреблении пара 4 и более т/ч рекомендуется устанавливать котлы типа КЕ и ДЕ.

5,64•0,15+5,64=6,486 т/ч.

Таблица 6. - Характеристики котлов типа Е/ДЕ/:

Показатели	Е-4-14ГМ
Паровая производительность, т/ч	4
Давление пара, МПа	1,4
Температура пара, 0С	194
Расход топлива: Газ, м3/ч Мазут, кг/ч	300 285

4. Показатели работы котельной

Показатели работы котельной характеризуются:

- среднечасовой и максимальной часовой тепловой производительностью;

- коэффициентом полезного действия котельных агрегатов брутто и нетто, удельным расходом натурального и условного топлива на выработку теплоты и себестоимостью выработанной теплоты.

Максимальная часовая тепловая производительность котельной , ГДж/ч:

Где:

- максимальное потребление пара, т/ч;

h_п - энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг;

h_п.в. - энтальпия питательной воды, кДж/кг (при вакуумной деаэрации принимается при температуре 65...70⁰С, при атмосферной - при температуре 102...104⁰С);

h_к.в. - энтальпия котловой воды, кДж/кг (принимается при температуре насыщенного пара для заданного давления пара в котлах);

П_пр - процент продувки котлов (принимается 3...4% от паровой производительности).

Получаем:

Q_ч^max=(5,64•(2716,277-4,19•103) +5,64•2/100(2716,277-4,19•103) •10^-3=13,1 ГДж/ч.

Годовая тепловая производительность котельной Q_год, ГДж/год:

Где:

- годовой расход теплоты на технологические нужды, ГДж/год;

=27,614•550•0,85=12909,5 ГДж/год.

Где:

z_см - число рабочих смен в год (для мясокомбинатов составляет до 550);

ш_пм - среднее за год коэффициент загрузки производственных мощностей (0,8...0,85 - для мясокомбинатов);

- годовой расход теплоты на горячее водоснабжение, ГДж/год:

=22,44•550•0,85=10490,7 ГДж/год.

- годовой расход теплоты на отопление, ГДж/год.

Где:

- число смен в течение которых отапливаются здания предприятия;

ш_от - коэффициент, учитывающий снижение расходов теплоты на отопление за счет прерывистого отопления в выходные и нерабочие смены (0,7...0,75);

=4,83+214•0,75=165,33 ГДж/год.

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

=6,63+214•0,75=167,13 ГДж/год.

- годовой расход теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства, ГДж/год:

=0,02• (12909,5+10490,7 +165,33 +167,13)=471,3 ГДж/год.

Годовая тепловая производительность котельной Q_год равна:

Q_год=12909,5+10490,7 +165,33 +167,13+471,3=24036,3 ГДж/год.

Фактический КПД котельной (брутто) с учетом средней загрузки находящихся в эксплуатации котельных агрегатов и необходимости их в состоянии «горячего» резерва:

Где:

- номинальный КПД котлов;

а - поправочный коэффициент.

Для котельных, работающих на твердом топливе 0,09...0,12; на мазуте - 0,08...0,10; на природном газе - 0,05...0,07.

=0,93• (1-0,05• (1-0,85))=0,92.

ш_к - средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов:

ш_к=37,41/8•5,64=0,82.

Средний коэффициент полезного действия (нетто) котельной:

n^нм=0,92• (1-0,02)=0,90.

Максимальный часовой расход топлива , кг/ч (н•м³/ч):

=13,1•10⁶/(0,92•40139)=354,7 кг/ч.

Где:

- низшая теплота сгорания топлива = 40139, кДж/кг или кДж/н·м³.

Годовой расход натурального В^год, т/год (тыс. н•м³/год) и условного , т/год топлива:

В^год=24036,3•10⁶/(0,92•40139)=650898,45 тыс. кг/год.

=650898,45 •40139/29300=891685,8 тыс.кг/год.

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

Удельный расход натурального В, кг или н•м³/ГДж, и условного В_у, кг условного топлива/ГДж, топлива на выработку теплоты:

В=650898,45 •10³/24036,3 =27079,8 кг/ГДж.

В_у=27079,8 •40139/29300=37097,4 кг/ГДж.

5. Гидравлический и тепловой расчет теплопроводов

Расчет наружных тепловых сетей заключается в определении диаметров трубопроводов и потерь давления (напора) по всей длине сети и на определенных ее участках, а также давлений в различных точках, толщины слоя тепловой изоляции, удельных потерь теплоты, определения падения температуры теплоносителя. Расчет тепловых сетей основывается на максимальных часовых расходах теплоносителей.

Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле:



Где:

V_с - секундный расход теплоносителя, протекающий по трубопроводу, м³/с;

щ - допустимые скорости тепловых носителей, м/с.

Секундный объемный расход влажного насыщенного пара определяем по формуле:

V_c=v_x?* D_c

Где:

v_x - удельный объем влажного насыщенного пара v_x=0,27 м³/кг;

D_c - максимальный секундный расход пара, кг/с.

V_c=0,27•5,64•1000/3600=0,423 м³/с.

0,146 м.

По расчетному значению d_вн подбирается ближайший по ГОСТ больший диаметр трубопровода (паропровода), принимаем d_вн=0,150 м; d_нар=0,159 м.

Тепловой поток при тепловых потерях, Вт, рассчитывают по формуле:

Ф = q_l?* l?* в_т

Где:

q_l - линейная плотность теплового потока, Вт/м;

l - длина трубопровода, l =70 м;

в_т - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные тепловые потери компенсаторами, опорами, арматурой (для без канальной подземной прокладки принимаем равным 1,15; для канальной - 1,2 и для надземных трубопроводов - 1,25); в_т=1,2.

Линейная плотность теплового потока:

q_l=(t-t₀) / R

Где:

t - расчетная температура теплоносителя, 165 ⁰С;

t₀ - расчетная температура окружающей среды, 25 ⁰С;

R - полное термическое сопротивление теплопровода, (м?К)/Вт.

При тепловом расчете следует принимать за расчетную температуру теплоносителя:

- для водяных тепловых сетей - среднегодовую температуру горячей воды;

- для паровых тепловых сетей - максимальную температуру водяного пара;

- для конденсата проводов и сетей горячего водоснабжения - максимальную температуру конденсата или воды.

В качестве расчетной температуры наружного воздуха при надземной прокладке принимаем среднегодовую температуру наружного воздуха, а при подземной без канальной прокладке принимается равной естественной температуре грунта на уровне оси трубопроводов +3…+5⁰С.

При канальной подземной прокладке принимается равной температуре воздуха в канале (25…30⁰С).

Температура поверхности изоляции принимается равной 40⁰С.

Термическое сопротивление теплоизолированных теплопроводов при надземной и подземной канальной прокладке R, (м?К)/Вт:

R = R_из + R_н

Где:

R_н -термическое сопротивление теплоотдачи на наружной поверхности, (м?К)/Вт;

R_из - термическое сопротивление теплоизоляционного материала, (м?К)/Вт.

Где:

d_н и d_в - наружные и внутренние диаметры теплоизоляционного материала, м;

d_н=0,150+0,180•2=0,366 м; d_в=0,150 м.

б_н.п. - коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности теплоизоляционного материала, Вт/(м²?К).

При канальной прокладке б_н.п зависит от естественных конвекции воздуха в канале и его можно определить по формуле:

б_н.п = 9,8+0,052• (t_n - t₀)

Где:

t_n и t₀ -соответственно температуры поверхности изоляционного слоя и окружающей среды, принимаем t_n=40⁰С и t₀=5⁰С;

л_из-теплопроводность изоляционного материала, принимаем из минеральной ваты л_из=0,065 Вт/(м•К).

б_н.п= 9,8+0,052• (40-5)=11,62 Вт/(м²?К);

(м?К)/Вт;

(м?К)/Вт;

R = 0,074+2,18=2,254 (м?К)/Вт;

q = (165-25)/2,254=62,11 Bт/м;

Ф = 62,11•70•1,2=5217,24 Вт.

Линейная плотность теплового потока q сравнивается с нормативными и при условии q? q_н Bт/м, принята изоляция и её толщина удовлетворяют требованиям, т. е. расчет выполнен правильно.

6. Расчет систем отопления и горячего водоснабжения

Суммарная поверхность нагрева пароводяных подогревателей для системы отопления , м², находим по уравнению:

Где:

t_ср - средний температурный напор между греющим паром и нагреваемой водой, С.

Средний температурный напор определяется по формулам:

Дt_б / Дt_м. = 109,9 / 5 = 21,98

Дt_б=179,9-70=109,9 С;

Дt_м=100-95=5 С.

Дt_ср=109,9-5/(109,9-5)=33,94 С;

м².

Суммарная поверхность нагрева пароводяных подогревателей системы горячего водоснабжения , м², находим по уравнению:

Средняя разность температур определяем по температурному графику.

Дt_б=100-65=35 С;

Дt_м=75-5=70 С;

Дt_ср=0,5•(35+70)=52,5 С;

м².

После расчета площади поверхности нагрева производим подбор воды подогревателей.

Принимаем два вида подогревателей воды: пара- водяной подогреватель марки ПП-1-6-2-I I с площадью поверхности нагрева 6,3 м²(А_с^от=4,61 м²) и 2 водяных подогревателя марки ПВ-Z-15 с поверхностью нагрева одной секции 13,8 м² (А_с^гв=20,51 м²).

Заключение

В процессе работы произвели расчет для составления теплового баланса предприятия, начертили графики потребления теплоносителей, гидравлический и тепловой расчет теплопроводов, а также расчет подогревателей систем отопления и горячего водоснабжения.

Таким образом система теплоснабжения предприятия обеспечивает выработку и бесперебойную подачу в цеха теплоносителей заданных параметров, обеспечивающих гарантированный выпуск высококачественной продукции. теплоэнергетический топливо пар

Библиографический список

1. Р.А. Амерханов, А.С. Бессарб и др. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства: (Под редакцией Б.Х. Драганова) - М.: Колос-Пресс. 2002. - 433 с.

2. Инструкция по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии для предприятий молочной промышленности - М.: ВНИИМП 1980 - 177 с.

3. Инструкция по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии для предприятий мясной промышленности - М.: ВНИИМП, 1982 - 175 с.

4. С.И. Ноздрин, Г.С. Руденко Системы теплоснабжения предприятий мясной и молочной промышленности - М.: МГАПБ, 1994 - 102 с.

5. Тепловая защита зданий ТСН 23-318-2000 РБ (Электр. ресурс) - Уфа - 2001 59 с.

6. Роддатие К.Ф., Полторецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности - М.: Энергоатомиздат, 1989 - 487 с.

7. А.А. Захаров Применение теплоты в сельском хозяйстве - М.: Агпромиздат 1986 - 286 с.

Размещено на Allbest.ru

...