Разработка системы теплоснабжения мясоперерабатывающего завода в городе Оренбург

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет

низкотемпературных и пищевых технологий

Курсовой проект на тему: «Разработка системы теплоснабжения мясоперерабатывающего завода в городе Оренбург»

Выполнил: студент 231 гр.

Перин П.П.

Проверил:

Рахманов Ю.А.

Санкт-Петербург - 2010

Введение

Предприятию мясоперерабатывающей промышленности в городе Оренбург с условной производительностью 40 т продукции в смену для нормального функционирования системы теплоснабжения необходимо четыре котла типа Де-4-14ГМ производительностью по 4 т/ч, блочный чугунный экономайзер типа ЭП2-142. Дутьевой вентилятор ВДН-8, дымосос типа ДН-9, два фильтра с диаметром м, два деаэратора типа ДА-15, паропровод на технологические нужды (м, м,м, м) с теплоизоляцией из полуцилиндров минеральной ваты толщиной м , трубопровод горячей воды (м, м, м, м) с теплоизоляцией из строительного войлока толщиной м, конденсатопровод (м, м, м, м) с теплоизоляцией из строительного войлока толщиной м, два водоподогревателя типа ПП-1-11-2-II, два циркуляционных насоса типа КМ-45/30а для системы отопления, два водоподогревателя типа ПП-1-6-2-II, два насоса типа КМ-45/30, и один насос типа КМ-20/18 для системы горячего водоснабжения, баки-аккумуляторы горячей воды типа Т40.06.00.000СБ, два конденсатных насоса типа Кс-12-50, два конденсатных бака типа Т40.01.00.000СБ.

Суммарное годовое потребление теплоты таким предприятием будет составлять 81838,4 ГДж, КПД котельной с учетом коэффициента загрузки - 86,3%, годовой расход топлива - 2224,9 т, номинальная (установленная) теплопроизводительность котельной - 36 ГДж/ч.

Годовые эксплуатационные расходы такого предприятия составляют 4552174,5 руб., при ожидаемой себестоимости теплоты 55,6 руб./ГДж и пара 133,3 руб./т.

Типовой расчет системы теплоснабжения такого предприятия.

1. Исходные данные

Табл. 1

1. Отпуск продукции:
Свинина, т/см Птица, т/смена Колбасы, т/ смена Жир пищевой, т/ смена Условная производительность, т/ смена	6 6 9 0,6 40
2. Отпуск теплоты сторонним потребителям:
Пар, т/см Горячая вода, м3/ смена Возврат конденсата, %	20 - 50
3. Отопление водяное:
Tпр, ?С Тобр, ?С	105 70
4. Город	Оренбург
5. Вид топлива	Газ
6. Величина продувки, %	6

2. 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 свинины 0,3 т/т, для птицы 0,82 т/т, для колбасы 2,0 т/т, для жира 0,6 т/т

т/см.

т/см.

т/см.

т/см.

,

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

Принимаем 0,12.

т/см.

т/см.

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.

 кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

тогда:

ГДж/т

ГДж/см.

ГДж/т

ГДж/см.

ГДж/т

ГДж/см

ГДж/т

ГДж/см

Расход теплоты на производство ненормируемых видов продукции:

ГДж/см.

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 свинины 5,0 м3/т, для птицы 7,0 м3/т, для колбасы 5,0 м3/т, для консервов 10,0 м3/туб

м/см.

м/см.

м/см.

м/см.

где - доля ненормируемого расхода горячей воды в нормируемом расходе. Принимаем = 0,2

м/см.

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

 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. - 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

Результаты расчетов расходов пара и теплоты на нужды горячего водоснабжения сводим в таблицу 2.

Табл. 2

Вид продукции	, МПа		, кДж/кг	,°С	, °С	,/т (/туб)	, т/см (туб/см)		, /см	, т/см	, ГДж/см
Свинина						5	6		30
Птица						6	8		43,2
Колбаса						5,3	9		47,7
Жир пищевой						6	0,6		3,6
Ненормируемое потребление горячей воды
Отпуск сторонним предприятиям									20
Всего	1,4	0,95	2690,1	5	70			0,2

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

°С

с

Табл. 3

Здания	Вт/(мК)	м
Корпус первичной переработки скота	0,27	22000
Колбасный цех	0,3	14000
Птицецех	0,29	2800
Санбойня	0,4	3000
Помещения для кратковременного содержания скота	1,9	1100
Вспомогательные цеха	0,45	8000
Бытовые помещения	0,33	5000
Административные помещения	0,7	1600

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

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

т/см.

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, °С.

Вт/(мК)

Вт/ (мК)

Вт/ (мК)

Вт/(мК)

Вт/(мК)

Вт/(мК)

Вт/(мК)

Вт/(мК)

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

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).

Табл. 4

Здания	Вт/(мК)	м
Корпус первичной переработки скота	0,85	22000	8800
Колбасный цех	0,85	14000	5600
Птицецех	1,1	2800	1120
Санбойня	1,1	3000	1200

Вт

Вт

Вт

Вт

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).

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.):

т/см.

ГДж/см.

,

где - отпуск пара сторонним потребителям, т/см; - доля возвращаемого сторонними потребителями конденсата; - энтальпия возвращаемого конденсата, кДж/кг;

ГДж/см

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

т/см.

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).

2. Построение графиков потребления теплоносителей

Для характеристики систем теплоснабжения предприятий используются годовые, суточные и сменные графики потребления пара, горячей вода, я также 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 течение отопительного периода.

Неравномерность суточных графиков вызвана наличием нерабочих смен как на предприятиях в целом, так и в отдельных цехах.

Неравномерность сменных графиков определяется режимом использования теплового технологического оборудования, а также наличием обеденных и междусменных перерывов в работе отдельных цехов. Сменные графики теплопотребления необходимы для обоснования максимальных часовых тепловых нагрузок и подборе теплогенераторов пара и горячей воды, а также для расчета установок по утилизации пароконденсатной смеси и определения производительности системы химводоподготовки. Сменные графики составляются для условий эксплуатации систем теплоснабжения в сезон массовой переработки сырья, при средних для отопительного периода года нагрузках на системы отопления и вентиляции.

Порядок построения графиков.

Расход горячей воды по предприятию, м /ч:

,

где - коэффициент неравномерности потребления горячей воды предприятием.

Табл. 4

	Часовые интервалы
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,55	0,6	0,8	0,9	0,7	0,8	0,9	1,0

м /ч

м /ч

м /ч

м /ч

м /ч

м /ч

м /ч

м /ч

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

,

где - коэффициент неравномерности потребления пара на технологические нужды.

Табл. 5

	Часовые интервалы
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,8	0,8	0,9	0,9	0,7	0,8	0,9	1,0
	0,6	0,8	1,0	0,9	0,8	1,0	0,8	0,8

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

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

Определяем расходы пара на нужды отопления и вентиляции, принимаем их равномерными в течение смены, т/ч:

т/ч

т/ч

Определить расход пара, отпускаемого сторонним потребителям, т/ч:

,

где - коэффициент неравномерности потребления пара сторонними предприятиями.

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

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

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

Возврат конденсата.

Определяем выход конденсата от технологических паропотребляющих аппаратов, т/ч:



т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

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

=

Определить массу конденсата, возвращаемого от сторонних потребителей, т/ч:



т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

Суммарный выход конденсата определяем по формуле, т/ч:

+ +

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

т/ч

технологический отопление дымосос

3. Подбор поровых котлов

Используя график нагрузки, по максимальному часовому потреблению пара произведем подбор необходимого количества и типов котлов. Следует учитывать, что суммарная производительность котлов должна иметь резерв, обеспечивая максимальное часовое потребление пара. Для обеспечения предприятия паром при его реконструкции котельная должна, кроме того, иметь резерв по пару до 15...20% ее номинальной производительности с учетом возможной остановки любого из котлов для ремонта в летний период года. Если максимальное потребление паре превышает 4 т в час, следует устанавливать котлы серии ДЕ или КЕ.

При максимальном потреблении пара, не превышающем 4 тонн в час, рекомендуется подбирать котлы типа Е-1/9.

В котельной рекомендуется устанавливать котлы одного типоразмера. Допускается, в порядке исключения, установка одного котла меньшего типоразмера. Общее количество устанавливаемых котлов, как правило, не должно превышать 5 единиц.

В нашем случае т/ч. С учетом вида топлива и резерва подбираем четыре котла типа ДЕ-4-14 ГМ

Табл. 6

Номинальная производительность	4 т/ч
Номинальное давление	1,4 МПа
КПД	90,3%

Подбор экономайзеров.

Экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды за счет охлаждения дымовых газов, выходящих из котлоагрегата. Для котлоагрегатов типа ДЕ и КЕ целесообразно применять некипящие чугунные ребристые экономайзеры системы ВТИ. Их подбирают по расчетной поверхности нагрева для режима работы котлоагрегатов, соответствующего их номинальной производительности .

Поверхность нагрева экономайзера, кВт:

,

где - тепловая мощность, кВт; - коэффициент теплопередачи, кВт/(мК); - энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, равная энтальпии деаэрированной воды , кДж/кг (соответствует температуре ); - энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера, кДж/кг (принимается при температуре , которая на 25...30°С ниже температуры кипения вода при давлении в барабане котла ).

кДж/кг

кДж/кг

кВт

Коэффициент теплопередачи экономайзера рассчитывается о использованием нормативного метода теплового расчета котлоагрегатов. В ориентировочных расчетах его можно принять равным 18...22 Вт/(мК).

Температуру уходящих газов на выходе из экономайзера для котлоагрегатов типа ДЕ и КЕ примем по таблице. В этой таблице приведены также температуры дымовых газов после котлоагрегата, перед экономайзером .

°С, °С

°С, °С

°С

°С

°С

кВт/(мК)

м

Выбираем блочный чугунный экономайзер типа ЭП2-142 с м2.

В практике проектирования котельных установок отдельные типоразмеры экономайзеров сопрягаются с соответствующими типоразмерами котлоагрегатов.

Дутьевые вентиляторы.

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 , м/ч

,

где - коэффициент запаса производительности (примем равным 1,05); - коэффициент избытка воздуха в топке (для камерных топок при сжигании газа и мазута составляет 1,1...1,2, а для слоевых при сжигании твердого топлива 1,3... 1,5); - теоретический расход воздуха для сжигания выбранного вида топлива при нормальных условиях, рассчитывается в соответствии с составом топлива; - расчетный расход топлива, кг/ч; - температура холодного воздуха, °С (принимаем равной 30...35 °С). °С, ,

Где: кДж/кг, кДж/кг, кДж/кг, МДж/м, %

кг/ч

м/ч

Требуемый расчетный напор дутьевого вентилятора определяем по формуле, кПа

,

где - коэффициент запаса напора; - полное сопротивление воздушного тракта при номинальных режимах эксплуатации котлоагрегата.

, кПа

 кПа

Выбираем дутьевой вентилятор маркой ВДН-8 с м/ч, кПа.

Подбор дымососов.

Дымососы служат для создания разрежения в топке и перемещения продуктов сгорания топлива по газовому тракту. Их подбирают аналогично дутьевым вентиляторам.

Производительность дымососа , м/ч:

,

где - объем продуктов сгорания топлива при нормальных условиях, м/кг.

,

здесь - объем продуктов сгорания топлива при нормальных условиях и при коэффициенте избытка воздуха, равном 1, м/кг, рассчитывается в соответствии с составом топлива; - коэффициент избытка воздуха в дымовых газах перед дымовой трубой (при сжигании твердого топлива можно принять равным 1,5...1,6, а природного газа и мазута 1,35...1,45); - температура уходящих газов, равная температуре дымовых газов после экономайзера, °С.

Коэффициент запаса производительности можно принять равным 1,05.

°С, , г/м3

м/м

м/м

м/м

м/кг

м/ч

Необходимый напор дымососа , кПа:

,

где - общее сопротивление газового тракта, кПа.

Коэффициент запаса напора можно принять равным 1,1.

кПа

кПа

Выбираем дымосос типа ДН-9 с м/ч и кПа.

Система 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-катионитовых фильтров для каждой ступени (один - резервный).

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

Компоновочная схема системы 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); - расход продувочной воды, т/ч,

, т/ч, т/ч

т/ч,

здесь - доля продувки, %; - масса возвращаемого конденсата, т/ч.

т/ч

Диаметр фильтров, м

,

где - скорость фильтрации воды, м/с (примем равной 0,007 м/с) - количество работающих фильтров каждой ступени. , кг/м.

м

Выбираем два фильтра с диаметром м и площадью м.

Деаэраторы.

Деаэраторы предназначены для удаления из питательное воды растворенных газов с целью предохранения тепловых сетей и поверхности нагрева котлоагрегата 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, т/ч

т/ч

Из условия необходимости 1 деаэратор т/ч

Выбираем два деаэратора типа ДА-15 с т/ч.

Расход пара на деаэрацию воды, т/ч:

,

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

,

здесь - температура холодной воды, °С, - температура конденсата, °С (принимаем равной 50... 70 °С), т/ч, °С, °С

°С

кДж/кг

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

кДж/кг

- потери пара с выпаром, т/ч (принимаем равными 0,01).

 т/ч

т/ч

4. Определение внутреннего диаметра теплопроводов (паропровод на технологические нужды, конденсатопровод, трубопровод горячей воды)

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, кг/с.

м/кг, , м/с

м/кг

м/с

Тогда:

м

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

м, м

м, м

Для горячей воды:

м/с

м

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

м, м

м, м

Для конденсата:

м/с

кг/с

м

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

м, м

м, м

Расчет и подбор толщины слоя тепловой изоляции теплопровода.

Толщина 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/(м К).

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, °С, тогда

Вт/(м К)

Для пара:

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

Вт/(м К),

То есть:

,

а отсюда:

м

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

Примем толщину изоляции м

Для горячей воды:

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

Вт/(м К),

То естьРазмещено на http://www.allbest.ru

:

,

а отсюда:

м

Примем толщину изоляции м

Для конденсата

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

Вт/(м К)

То есть:

,

а отсюда:

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:

кДж/кг

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

,

где - теплота парообразования при давлении , кДж/кг. кДж/кг.

%

Для горячей воды:

кДж/кг

°С

Для конденсата:

кДж/кг

°С

5. Расчет и подбор оборудования теплоподготовительной установки

В качестве подогревателей воды для систем отопления и горячего водоснабжения при автономном теплоснабжении предприятия от собственной котельной применяются многоходовые кожухотрубные теплообменники, а при централизованном теплоснабжении от ТЭЦ - секционные противоточные водо-водяные теплообменники типа "труба в трубе". Цель расчета состоит в определении требуемой суммарной поверхности нагрева теплообменников .

Расчет водоподогревателей.

Исходными данными для расчета водоподогревателей являются; максимальный часовой расход горячей воды в сезон массовой переработки сырья , максимальный расход теплоты на отопительные нужды в период самой холодной пятидневки года .

Температуры холодной и горячей воды в системе горячего водоснабжения и прямой и обратной воды в системе отопления, давление и энтальпия пара, температура конденсата при автономном теплоснабжении от собственной котельной.

Схема включения, расчет и подбор водоподогревателей системы отопления.

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

,

где - суммарная тепловая мощность водоподогревателей, кВт; - средняя разность между температурами греющего пара и нагреваемой водой, °С. - коэффициент теплопередачи принимаем равным 1,6…2,0 кВт/(мК)

кВт/(мК)

°С, °С

°С

°С

°С

град

кВт

Тогда:

м

Подбираем водоподогреватели по:

м

Нас удовлетворяет 2 водоподогревателя типа ПП-1-11 -2-II.

Схема включения, расчет и подбор водоподогревателей системы горячего водоснабжения.

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

°С, °С

°С

°С

°С

град

кВт

м

Подбираем водоподогреватели по:

м

Нас удовлетворяет 2 водоподогревателя типа ПП-1-6-2-II.

Расчет и подбор аккумуляторов горячей воды.

Баки-аккумуляторы горячей воды выбираются на основании сравнения интегрального графика потребления горячей воды, со средним потреблением за календарный период (смену) по данным сменного графика потребления горячей воды.

Расчетная вместимость баков-аккумуляторов должна соответствовать максимальной разности между ними . При расчете принимается, что необходимо установить не менее двух баков-аккумуляторов (по 50% рабочего объема каждый). Геометрический объем баков-аккумуляторов должен быть на 5...10 % больше расчетного.м

Нам нужно два бака, поэтому:

м

Выбираем баки типа Т40.06.00.000СБ.

Подбор насосов системы горячего водоснабжения.

Выбор единичной мощности и числа устанавливаемых насосов системы горячего водоснабжения определяется максимальным расходом воды .

Наиболее целесообразной является схема горячего водоснабжения с тремя насосами.

При этом устанавливается 2 насоса максимального расхода и 1 насос 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.

м3/ч

м3/ч

Подбираем два насоса типа КМ-45/30а, и один насос типа КМ-20/18.

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.

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

ГДж/ч

м/ч

Подбираем два насоса типа КМ-45/30а.

Подбор конденсатных насосов.

Аналогично подбираются конденсатные насосы на основании максимального выхода конденсата от различных потребителей; т/ч

Нам подойдут два насоса типа Кс-12-50.

Подбор конденсатных баков.

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

Расчетная вместимость конденсатных баков определяется по аналогии с расчетом баков-аккумуляторов горячей воды путем сравнения интегрального графика выхода конденсата и его среднего выхода; м

Нам нужно два бака, поэтому:

м

Выбираем два бака типа Т40.05.00.000СБ.

6. Показатели работы системы теплоснабжения предприятия

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.

В зависимости от заданного вида топлива необходимо обоснованно выбрать его месторождение, марку, а для природного газа - распределительный магистральный газопровод. При этом следует руководствоваться принципом минимизации транспортных затрат на доставку топлива с учетом особенностей сложившегося регионального топливного баланса.

Годовой расход теплоты на технологические нужды.

Годовой расход теплоты на технологические нужды , ГДж/год;

,

здесь - число рабочих смен в год (для мясокомбинатов составляет до 550, молочных заводов - до 580, клеежелатиновых заводов - до 650); - средние за год коэффициенты загрузки производственных мощностей (для мясокомбинатов 0,8... 0,85, для молочных заводов 0,85.. .0,90, для клеежелатиновых заводов 0,85. ..0,95); ,

ГДж/год

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение.

Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения , ГДж/год:

ГДж/год

Годовой расход теплоты на отопление. Годовой расход теплоты на отопительные нужды , ГДж/год:

,

здесь - число смен, в течение которых отапливаются здания предприятия (определяется по продолжительности отопительного периода); - коэффициент, учитывающий снижение расходов теплоты на отопительные нужды за счет прерывистого отопления в выходные дни и нерабочие смены (принимаем равным 0,7. . .0,75);

,

ГДж/год

Годовой расход теплоты на вентиляцию.

Годовой расход теплоты на нужды вентиляции , ГДж/год:

ГДж/год

Годовой расход теплоты сторонним потребителям:

-число рабочих смен в год у сторонних потребителей пара (принимается от 500 до 700); -средний за год коэффициент загрузки производственных мощностей сторонних потребителей пара(принимается равным 0,8…0,9);

ГДж/год

Годовой расход теплоты на собственные нужды.

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

ГДж/год

Суммарное годовое потребление теплоты.

КПД котельной с учетом коэффициента загрузки.

Фактический коэффициент полезного действия котельной (брутто) с учетом средней загрузки находящихся в эксплуатации котлоагрегатов и необходимости работы ах в состоянии «горячего резерва», %:

,

где - КПД (брутто) котлов, %; - поправочный коэффициент (для котельных, работающих на твердом топливе, составляет 0,09...0,12, на мазуте 0,08...0, 10, на природном газе 0,05.. .0,07); - средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котлоагрегатов:

,

здесь - выработка пара, т/см; - номинальная производительность котла, т/ч; - число котлов.

т/см, т/ч,

%,

%

Средний коэффициент загрузки эксплуатируемых теплогенераторов.

Средний КПД (нетто) котельной , %:

%

Годовой расход топлива.

Годовой расход натурального и условного топлива, т/год, м/год:

,

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

МДж/ м

м/год

м/год

Максимальный часовой расход топлива котельной.

Определим необходимую максимальную часовую теплопроизводительность котельной , ГДж/ч:

,

где - максимальное потребление пара, т/ч; - энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг; - энтальпия питательной воды, кДж/кг (для вакуумной деаэрации примем при температуре 65...70°С, для атмосферной - при температуре 102...104 °С); - энтальпия котловой вода, кДж/кг (принимаем при температуре насыщенного пара для заданного давления пара в котлах ); - доля непрерывной продувки котлов, % (принимаем равной 3...6%); т/ч, кДж/кг, кДж/кг,

кДж/кг

Максимальный часовой расход топлива, кг/ч (м/ч):

,

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг или кДж/м. ГДж/ч

м/ч

Номинальная (установленная) теплопроизводительность котельной.

Номинальная теплопроизводительность котельной рассчитывается по формуле, ГДж/ч.

,

где - число котлов, т/ч, кДж/кг, кДж/кг, кДж/кг

Удельный расход топлива на получение теплоты.

Удельные расходы натурального и условного топлива на выработку теплоты, кг/ГДж, м/ГДж:

м/ГДж

кг/ГДж

Испарительная способность топлива

Определим испарительную способность (выработки пара) натурального и условного топлива:

7. Оценка себестоимости отпускаемой теплоты

Себестоимость вырабатываемой в котельной теплоты является важнейшим экономическим показателем, характеризующим эффективность работы теплового хозяйства предприятия. Себестоимость теплоты используется также при калькуляции себестоимости производимой на предприятии теплоемкой технологической продукции.

В зависимости от исходных данных рассчитывается "отчетная" и "плановая" себестоимость теплоты.

Отчетная себестоимость определяется на основании фактических затрат на выработку пара и горячей воды за предшествующий период. Плановая себестоимость на последующий календарный период определяется на основании планов производства продукции и технико-экономических нормативов для обоснования необходимых затрат на эксплуатацию теплового хозяйства. Отчетную себестоимость теплоты целесообразно определять ежеквартально. При обосновании плановой себестоимости теплоты целесообразно расчеты производить на календарный период, равный году.

Годовые затраты на топливо

Стоимость необходимого для котельной топлива определим по формуле, руб./год:

,

где - стоимость топлива, руб./т (для газообразного топлива руб./тыс. м при нормальных условиях).

Стоимость топлива для различных экономических регионов страны определяется по действующим прейскурантам (например, № 09-01, 04-03 и др.), которые будут изменяться в зависимости от условий работы предприятий топливной промышленности и формирования рыночных отношений в топливно-энергетическом комплексе страны.

руб./тыс. м, тогда

руб./год

Годовые затраты на воду

Стоимость воды, потребляемой котельной, определим по формуле, руб./год:

,

где - годовое потребление воды, м/год, - стоимость воды с учетом затрат на очистку сточных вод и эксплуатацию системы канализации, руб./м

,

где - годовое потребление воды на нужды горячего водоснабжения, м/год:

руб./м, м/см, ,

м/год

- годовое потребление химически очищенной воды, м/год:

,

здесь - среднегодовой коэффициент загрузки системы теплоснабжения (принимаем равным 0,8...0,9).

, т/см, т/см

м/год

м/год

Тогда:

руб./год

Годовые затраты на электроэнергию

Стоимость потребляемой электроэнергии определяется по формуле, руб /год:

,

где - годовое потребление электроэнергии, кВт.ч/год, - стоимость электроэнергии, руб./(кВт. ч).

Годовое потребление электроэнергии определим по формуле, кВт.ч/год:

,

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

Стоимость потребляемой электроэнергии при мощности трансформаторных подстанций предприятий до 750 кВ.А оплачивается по одноставочному тарифу, т. е. установленному в энергосистеме тарифу на 1 кВт.ч отпущенный потребителю. При мощности трансформаторных подстанций 750 кВ.А и выше, оплата производится по двухставочному тарифу. Предприятия отрасли средней и большой мощности (более 30 т мяса и 100 т молока в смену) оборудуются трансформаторными подстанциями мощностью более 750 кВ.А.

ГДж

По рассчитанному выбираем из таблиц .

кВт.ч/ГДж

кВт. ч/год

руб./(кВт. ч)

руб./год

Годовые затраты на амортизацию

Амортизационные отчисления определим по формуле, руб./год:

,

где - соответственно амортизация зданий и оборудования, руб./год.

,

где - доля капитальных затрат, приходящаяся на стоимость зданий, %; - норма амортизации зданий, % (принимаем равной 3 %); - капитальные затраты на строительство котельной, руб.:%

,

здесь - удельные капитальные затраты, руб.ч/ГДж, - установленная теплопроизводительность котельной, ГДж/ч

руб.ч/ГДж

руб.

руб./год

,

где - соответственно доля капитальных затрат, приходящихся на стоимость оборудования и его монтаж; - норма амортизации оборудования, % (принимаем равной 7,5% при сжигании газа и малосернистого мазута, 6,5% - при сжигании малозольного твердого топлива и 10,5% - при сжигании высокозольного твердого топлива и высокосернистого мазута).

%, %, %

руб./год

руб./год

Годовые затраты на текущий ремонт зданий и оборудования котельной

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

руб./год

Годовые затраты на заработную плату

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

,

где - коэффициент штатного персонала, чел.ч/ГДж; - средняя заработная плата штатного работника котельной, руб./(год чел). (определяем по средней заработной плате промышленных рабочих).

чел.ч/ГДж. принимаем на основании величины .

руб./(мес. чел)

руб./год

Годовые затраты на страховые отчисления

Страховые отчисления определим по формуле, руб./год:

,

где - 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).

руб./год

Прочие затраты.

Прочие затраты, включающие затраты на спецодежду, охрану труда и другие, принимаем равными 3...5% от общей суммы остальных эксплуатационных затрат.

технологический потребление дымосос отопление

Годовые эксплуатационные расходы.

- эксплуатационные затраты, руб./год:

Ожидаемая себестоимость теплоты и пара.

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

кДж/кг, кДж/кг

т/год

руб./ГДж

руб./т

Табл. 7. Структура себестоимости теплоты и пути ее снижения

Виды затрат	Затраты руб./год	Удельные затраты	Доля затрат %
		руб./ГДж	руб./т
Стоимость топлива	934458	8,6	20,87	20
Стоимость воды	827787,6	3,6	8,77	18
Стоимость электричества	572868,8	5,7	13,76	13
Амортизационные отчисления	1104786	6,7	16,31	24
Текущий ремонт	220957,2	1,3	3,26	5
Зарплата	531000	35	85,71	12
Страховые отчисления	143546,7	9,5	23,14	3
Прочие затраты	216770,2	3,6	8,59	5
Всего	4552174,5	55,6	133,3	100

Размещено на Allbest.ru

...