Система теплоснабжения предприятия молочной промышленности в городе Одесса

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Курсовая работа

Система теплоснабжения предприятия молочной промышленности в городе Одесса

Содержание

Аннотация

Исходные данные

Глава 1. Принципиальная технологическая схема производства маргарина

Глава 2. Основные потребители теплоты и холода производства маргарина, возможные энергоносители и системы для их получения

Глава 3. Расчет теплового баланса предприятия

3.1 Расход теплоты и пара на технологические нужды

3.2 Расход теплоты и пара на горячее водоснабжение

3.3 Расход теплоты и пара на отопление

3.4 Расход теплоты и пара на вентиляцию

3.5 Расход теплоты на отпуск сторонним потребителям

3.6 Расход теплоты и пара на собственные нужды

3.7 Баланс расхода теплоты и пара предприятия

Глава 4.Характеристики режимов потребления теплоты в форме пара и горячей воды предприятием

4.1 Часовые расходы горячей воды

4.2 Часовые расходы пара

4.3 Часовые расходы возврата конденсата

Глава 5. Подбор теплогенерирующего и вспомогательного оборудования источников теплоты системы теплоснабжения

5.1 Принципиальная схема системы теплоснабжения и ее описание

5.2 Подбор теплогенераторов

5.3 Подбор экономайзеров

5.4 Подбор дутьевых вентиляторов

5.5 Подбор дымососов

5.6 Подбор оборудования системы химводоподготовки

5.7 Подбор деаэраторов

Глава 6. Расчет тепловых сетей

6.1 Определение внутреннего диаметра теплопроводов (паропровода на технологические нужды, конденсатопровода, трубопровода горячей воды)

6.2 Расчет и подбор толщины тепловой изоляции теплопроводов

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

Глава 7. Расчет и подбор оборудования теплоподготовительной установки

7.1 Схема включения, расчет и подбор водоподогревателей для системы отопления

7.2 Схема включения, расчет и подбор водоподогревателей для системы горячего водоснабжения

7.3 Подбор аккумуляторов горячей воды

7.4 Подбор насосов системы горячего водоснабжения

7.5 Подбор циркуляционных насосов системы отопления

7.6 Подбор конденсатных насосов

7.7 Подбор конденсатных баков

Глава 8. Показатели работы системы теплоснабжения

8.1 Годовой расход теплоты на технологические нужды

8.2 Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

8.3 Годовой расход теплоты на отопление по городу

8.4 Годовой расход теплоты на вентиляцию

8.5 Годовой расход теплоты сторонним потребителям

8.6 Годовой расход теплоты на собственные нужды

8.7 Суммарная годовая теплопроизводительность источника теплоты

8.8 Средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов

8.9 КПД котельной с учетом коэффициента загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов

8.10 Годовой расход топлива

8.11 Максимальный часовой расход топлива котельной

8.12 Номинальная тепловая мощность котельной

8.13 Удельный расход топлива на получение теплоты

8.14 Испарительная способность топлива

Глава 9.Оценка себестоимости отпускаемой теплоты

9.1 Затраты на топливо

9.2 Затраты на воду

9.3 Затраты на электрическую энергию

9.4 Затраты на амортизацию

9.5 Затраты на текущий ремонт зданий и оборудование котельной

9.6 Затраты на заработную плату

9.7 Затраты на страховые отчисления

9.8 Годовые прочие затраты

9.9 Годовые эксплуатационные расходы

9.10 Ожидаемая себестоимость теплоты и пара

9.11 Структура себестоимости теплоты и пути его снижения

Глава 10. Побочные энергетические и материальные ресурсы производства спирта и методы рекуперации

Глава 11. Техника экономической эффективности рекуперации побочного энергоресурса

Литературные источники

Приложение

теплота холод оборудование производство маргарин

Аннотация

В данной работе спроектирована система теплоснабжения молочного предприятия в городе Одесса. Отпускная продукция предприятия 45 т/смена. В данной системе предусмотрен отпуск стороннему потребителю горячей воды в размере 15м³/см.

В системе использованы 2 котла ДЕ-2,5-14 ГМ, производительностью 2,5 т/ч; 2 водяных экономайзера ЭП2-94; 1 дымосос ДН - 9 производительностью 14,65?10³м³/ч, также 1 дутьевой вентилятор ВДН-8 производительностью 10,2?10^{3 м3}/_ч, фильтры d_ф=0,7м для очистки воды в количестве двух штук, деаэратор ДА-5 производительностью 5 т/ч.

Для теплоподготовительной установки подобраны водоподогреватели для системы отопления ПП-I-6-2-11 в количестве двух штук, водоподогреватели для системы горячего водоснабжения ПП-I-11-2-11 в количестве двух штук, два аккумуляторных бака для горячей воды Т 40.04.00.000СБ Тип I, два конденсатных бака Т 40.04.00.000СБ Тип I, насосы для системы отопления, горячего водоснабжения.и конденсата соответственно КМ 20/18, КМ 20/18, Кс-12-50.

Исходные данные к курсовому проекту на тему: теплоснабжение молочного предприятия в городе Одесса

Вид продукта - маргарин;

Отпуск продукции: 45 ^т/_см;

Количество работников в смену 44;

Наружный объем зданий, тыс. м³:

· Основное - 22;

· Вспомогательное - 5;

Отпуск теплоты сторонним потребителям:

· пар, т/смену - 0;

· горячая вода, м³/смену - 15;

· возврат конденсата, % - 0;

Отопление водяное:

· Температура прямой воды, ^оС - 90;

· Температура обратной воды, ^оС - 65;

Город Одесса;

Топливо -газ;

Величина продувки, % - 6.

Глава 1. Принципиальная технологическая схема производства маргарина

Глава 2. Основные потребители теплоты и холода при производстве маргарина, возможные энергоносители и системы их получения

Табл. 1

Потребление теплоты	Температура процесса	Энергоносители	Параметры энергоносителя	Система для получения
1.Дозирование жировых компонентов и молока	40оС	Горячая вода	70оС	Котельная
2.Нагрев воды для растворения соли	45оС	Горячая вода	70оС	Котельная
	25оС	Холодная вода	5оС	Природный источник
3.Смешивание всех компонентов	40оС	Горячая вода	70оС	Котельная
4. Охлаждение и кристаллизация	25оС	Холодная вода	5оС	Природный источник

Глава 3. Тепловой баланс предприятия

Тепловой баланс предприятия характеризует распределение теплоты на технологические нужды, а также учитывает расход теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства и отпуск теплоты сторонним потребителям. Это необходимо для подбора нужного количества и типов теплогенераторов, определения максимального часового и годового расходов топлива, обоснования мероприятий по обеспечению надежности теплоснабжения предприятия. Тепловой баланс составляется для наиболее напряженного режима работы системы теплоснабжения в период массовой переработки сырья в расчете на дневную рабочую схему.

Q = Q_тн + Q_гв + Q_от + Q_вен + Q_сн+Q_ст

Q =22,103+27,179+1,888+1,228+1,152=53,553 ГДж/см.

Где Q - выработка теплоты в котельной, ГДж/см.

Q_тн, Q_гв, Q_от, Q_вен, Q_ст, Q_сн - соответственно расходы теплоты на технологические нужды, горячее водоснабжение, отопление, вентиляцию, отпуск теплоты сторонним потребителям, расход теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства, ГДж/см.

Баланс расхода пара на предприятии

Д = Д_тн + Д_гв + Д_от + Д_вен + Д_сн+Д_ст

Д=11+13,103+3,737+2,346+2,849+18=51,035т/см.

3.1 Расход теплоты и пара на технологические нужды

Расход пара на технологические нужды D_тн, т/см.:

D_тн=У D_i+D_н,

где D_i - расход пара на выработку отдельных видов энергоемкой продукции, т/см.; D_н - расход пара на производство остальных видов менее энергоемкой продукции, т/см..

D_i = d_i*П_i,

где d_i - расход пара на выработку отдельных видов продукции, т/т; П_i - проектная мощность по выработке отдельных видов продукции, т/см. d _i =0,22

D_тн =D_i = 0,22*45=9,9 т/см

Расход теплоты на технологические нужды Q_тн, ГДж/см:

Q_тн= УQ_i+Q_н, где

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

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

Q_i=q_i*П_i, где

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

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

q_i=d _i*[е_i*(h₁-h_пксi) +(1 - е_i)* h₁)], где

h₂ - энтальпия пара, поступающего в цеха, принимается без потерь теплоты при его транспортировке, т.е. равной энтальпии пара h₁ вырабатываемого в котельной;

h₁= h₁м +r₁x₁

h₁м - энтальпия кипящей воды при давлении Р₁=1400 кПа, кДж/кг;

r₁ - теплота парообразования при давлении P₁, кДж/кг;

x₁ - cтепень сухости пара принимается в пределах 0,93 - 0, 96

е_i - доля «глухого» пара в его общем потреблении при выработке отдельных видов продукции

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

h₁м =830,1 кДж/кг

r₁ =1957,9 кДж/к

x₁=0,96

h₁=830,1+ 1957,9?0,96=2709,684 кДж/кг

h_пксi= h_iм+ r_i ? x_пксi=f(P_i)

Здесь h_i^м- энтальпия кипящей воды при давлении пароконденсатной смеси P_i для отдельных видов продукции.

r_i - теплота парообразования при давлении для отдельных видов продукции.

x_i - степень сухости пароконденсатной смеси для отдельных видов продукции.

P_i=0, 2 МПа

Х_пксi=0,1

h _iм_пкс =504,7 кДж/кг

r_i= 2202,3 кДж/кг

h_пксi= 504,7+2202,3*0,1=725,56 кДж/кг

q_i=d _i*[е_i*(h₁-h_пксi) +(1 - е_i)* h₁)]=0,22*[0,1*(2709,684-725,03)+(1-0,1)*2709,684]=0,580 ГДж/кг

Q_тн = q_i*П_i =0,58*45=26,108 ГДж/см

3.2 Расход теплоты и пара на горячее водоснабжение

Расход горячей воды V_гв, м³/см:

V_гв = 1,837*П_i+0,002*F_пола+0,08*n+V_{ст ,} где

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

F_пола - площадь пола, м²;

n- количество работников в смену

V_ст - отпуск горячей воды сторонним предприятиям.

V_ст=0

F_пола=? =, где

h =5 м -высота цеха

V_зд.=27000 м³

Тогда расход горячей воды:

V_гв= 1,837*45+0,002*5400+0,08+15=111,985 м³/см.

Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях системы горячего водоснабжения D_гв, т/см:

, где

с - теплоемкость воды, кДж/(кг*К);

с - плотность воды, кг/м³

t_хв, t_гв - соответственно температура холодной и горячей воды, ^оС

h₁ - энтальпия пара, вырабатываемого в котельной и подаваемого в пароводяные подогреватели (определяется по давлению и степени сухости пара ),кДж/кг Здесь t_к^гв температура конденсата (принимается на 25 - 35 ⁰С выше температуры горячей воды).

t_к^гв=tгв + 30= 70+30=100°С

h₇ - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей, кДж/кг

h₇ = c * t_к^гв

h₇ = 4,19 * 30=419 кДж/кг;

h₁= 2709,684кДж/кг;

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

т/см

Расход теплоты на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения Q_гв, ГДж/см:

Q_гв = Д_гв?(h₁-h₇)?10^-3

Q_гв=12,424?(2709,684-419)?10^-3=32,104 ГДж/см.

3.3 Расход теплоты и пара на отопление каждого из зданий и сооружений предприятия для средней за отопительный период температуры наружного воздуха

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

, где

q_от - отопительные характеристики отдельного здания, Вт/(м³/К);

V_здi - объем отапливаемого здания по наружному периметру, м³;

t_внi - температура воздуха в отапливаемых помещениях (принять равной 18 ⁰С);

t_н - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, ^оС;

ф_см - продолжительность смены,c (ф = 8*3600 с.)

V_зд.=22000+5000=27000м³ ; q_от=0,4 Вт/(м³/К)

t_вн=+18°С; tн= +1°С, тогда

Q_от=[0,4*27000*(18-1)] *8*3600*10^-9=5,3 ГДж/см.

Расход пара на нужды отопления для средней за отопительный период температуры наружного воздуха D_от, т/см:

,где

h₈ - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей системы водяного отопления.

h₈ = c * t_к^от

h₈ = 4,19 * 105=439,95 кДж/кг

Здесь t_к^от - температура конденсата (принимается на 35 - 45 ⁰С выше температуры обратной воды системы отопления).

t_к^от= t_гв+35=70+35=105 ^оС

т/см

Максимальный расход теплоты на отопление каждого из зданий и сооружений для самой холодной пятидневки года Q_от', ГДж/см:

,где

q_от' - отопительные характеристики здания для самой холодной пятидневки года, Вт/(м³*К).

q_от'= q_от?(1+0,01(t_н-t`_н)),

здесь t_н' - температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года, ^оС.

t_н'=-17°С.

q_отi' = 0,4[1+0,01(1+17)]=0,472 Вт/м³?К;

Q_от'= 0,472*27000*(18+17)*28800*10^-9=12,8 ГДж/см

3.4 Расход теплоты и пара на вентиляцию

Расход теплоты на вентиляцию для средней за отопительный период температуры наружного воздуха Q_вен, ГДж/см:

,где

q_вен - вентиляционные характеристики здания для средней за отопительный период температуры наружного воздуха, Вт/(м³*К);

V_зд^вен - объем вентилируемых помещений технологических цехов (принимается равным 0,35 - 0,45 от общих объемов цехов), м³.

V_зд1^вен=0,4?22000=8800 м³;

t_вн=+18°С; tн=+1°С

ф_см=8*3600=28800 с.

Тогда ГДж/см

Расход пара на нужды вентиляции D_вен, т/см:

,где

h₉ - энтальпия конденсата, возвращаемого из калориферов системы вентиляции:

h₉ = c * t_к^к

h₉= 4,19 * 90= 377,1 кДж/кг

Здесь t_к^к - температура конденсата (принимается равной 85 - 95 ⁰С).

т/см

3.5 Общее потребление пара и теплоты на нужды предприятия в сезон переработки сырья Д_пот (т/см) и Q_пот (гДж/см)

Д_пот = Д_тн+Д_гв+Д_от+Д_вен

Д_пот = 11,385+12,424+2,16+1,54= т/см

Q_пот = Q_тн+Q_гв+Q_от+Q_вен

Q_пот = 26,108+32,104+5,3+3,447= 66,96 гДж/см

3.6 Расход пара на собственные нужды котельной и топливного хозяйства

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

Д_сн =в_сн (Д_тн + Д_гв + Д_от + Д_вен + Дст)

Д_сн =0,022*(11,385+12,424+2,16+1,54)= 0,605 т/см

Где в_сн - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной и топливного хозяйства (для котельных работающих на природном газе 0,02 - 0,025)

Расход теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства Q_сн, ГДж/см:

Q_сн =в_сн (Q_тн + Q_гв + Q_от + Q_вен + Q_ст)

Q_сн = 0,02*(26,108+32,104+5,3+3,447)=1,334 ГДж/см.

Глава 4. Режимы потребления теплоты

Для характеристики систем теплоснабжения предприятий используются годовые, суточные и сменные графики потребления пара, горячей воды, а также конденсата, отличающиеся значительной неравномерностью. Неравномерность годовых графиков тепловых нагрузок обуславливается 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 предприятии 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 часов тепловых нагрузок и подбора теплогенераторов пара и горячей воды, а также для расчета установок по утилизации пароконденсатной смеси 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.

4.1 Часовые расходы горячей воды

Определение расхода горячей воды по предприятию, м³/ч:

_, где

г_гвi - коэффициент неравномерности потребления горячей воды предприятием

Расход горячей воды, ^м3/_ч.

Табл.2

Потребитель	Сменный расход, м3/ч	Часовой интервал.
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Предприятие	98,808	9,46	9,56	13,876	13,568	11,72	12,33	15,42	13,876
Стороннее предприятие	15	1,308	1,448	2,103	2,056	1,776	1,87	2,336	2,103
Всего	115,827	9,768	11,01	15,99	15,63	13,49	14,2	17,75	15,98

4.2 Часовые расходы пара

Расход пара на технологические нужды предприятия, т/ч



Где г_тн - коэффициент неравномерности потребления пара на технологические нужды.

Расход пара на выработку горячей воды, т/ч:



Расход пара на нужды отопления (принимается равномерным в течение смены), т/ч:

Расход пара на нужды вентиляции (принимается равномерным в течение смены), т/ч:

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

Табл. 3 Расход пара, ^т/_ч.

Потребитель	Сменный расход	Часовой интервал.
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Технологические аппараты	11,37	1,08	1,45	1,73	1,52	1,31	1,38	1,43	1,47
Система горячего водоснабжения	12,69	1,089	1,227	1,784	1,742	1,503	1,583	1,980	1,782
Система отопления	0,27	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034
Система вентиляции	0,1925	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024
Сторонним предприятиям	-	-	-	-	-	-	-	-	--
Собственные нужды	0,61	0,057	0,07	0,087	0,082	0,072	0,075	0,085	0,082
Всего	25,133	2,688	3,21	4,06	3,81	3,35	3,5	3,96	3,8

4.3 Часовые расходы возврата конденсата

Выход конденсата от технологических паропотребляющих аппаратов, т/ч:



Выход конденсата от теплообменников системы горячего водоснабжения, отопления и вентиляции принимаются равными расходу пара на эти нужды, т/ч:

= 0,1925 т/ч

Табл.4 Выход конденсата, ^т/_ч.

Источник	Сменный выход,т/см	Часовые интервалы.
		8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Технологические аппараты	0,989	0,095	0,126	0,150	0,132	0,114	0,12	0,125	0,127
Система горячего водоснабжения	12,69	1,089	1,227	1,784	1,742	1,503	1,583	1,980	1,782
Система отопления	0.27	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034	0,034
Система вентиляции	0,1925	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024	0,024
Сторонние предприятия	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Всего	14,144	1,242	1,411	1,992	1,932	1,675	1,761	2,163	1,967

Глава 5. Подбор основного оборудования котельной

5.1 Принципиальная схема системы теплоснабжения. Её описание

Из бака для питательной воды вода с помощью насосов подается в экономайзеры, где происходит подогрев питательной воды, далее вода поступает в котлоагрегаты, где вскипает с образованием пара, который поступает в распределительный паровой коллектор. Расход пара определяется с помощью расходомеров.

Из распределительного парового коллектора часть пара поступает на технологические нужды, проходя через редукционное устройство, другая часть, также проходя через редукционное устройство, поступает в деаэратор, третья часть - в теплоиспользующий аппарат, в котором пар охлаждается, конденсируется, и паро-конденсатная смесь отводиться конденсатоотводчиками в водоподогреватель для охлажденной пароконденсатной смеси. Из теплообменника конденсат поступает в конденсатный бак, откуда с помощью насосов подается в деаэратор.

Холодная вода, пройдя через натрий-катионитовые фильтры, поступает в деаэратор, где смешивается с конденсатом и подогревается паром.

5.2 Подбор теплогенераторов

Используя графики нагрузки, по максимальному часовому потреблению пара производят 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 иметь резерв по пару до 15 - 20 % её номинальной производительности с учетом возможной остановки любого из котлов для ремонта в летний период года. Если максимальное потребление пара превышает 4 т в час, следует устанавливать котлы серии ДЕ или КЕ.

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

В котельной рекомендуется устанавливать котлы одного размера. Допускается, в порядке исключения, установка одного котла меньшего размера. Общее количества устанавливаемых котлов не должно быть превышать 5 единиц.

Д_max=4,06 т/ч

Принимаем количество котлов - 2 единицы

Выбираем котел типа: ДЕ-2,5-14ГМ

Д_ном=2,5т/ч, число котлов n=2; номинальное давление пара 1,4 МПа; состояние пара - влажный насыщенный; полная поверхность нагрева 69,6 м²; КПД котлоагрегата=86,7%; расчетный часовой расход топлива 286 кг; видимое теплонапряжение топочного объема 386 кВт/м³.

5.3 Подбор водяных экономайзеров

Экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды за счет охлаждения дымовых газов, выходящих из котлоагрегатов. Для котлов типа ДЕ целесообразно применять не кипящие чугунные, ребристые экономайзеры системы ВТИ. Их подбирают по расчетной поверхности нагрева F_эк для режима работы котлоагрегатов, соответствующего их номинальной производительности Д_ном для одного котла.

Поверхность нагрева экономайзера F_эк, м²:

Q=,

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

h₁₁ - энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера, равная энтальпии деаэрируемой воды (соответствует температуре ), кДж/кг;

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

Q_эк- тепловая мощность, кВт.

h₁₁ = 4,19 * 104 = 435,76 кДж/кг

h₁₄ = 4,19 * 170 = 712,3 ^кДж/_кг

_Дt_б=t_гм - t₁₄=336-170=166^оС

_Дt_м=t_гм - t₁₁=164-104=60^оС

Дt_ср=

Выбираем: 2 экономайзера ЭП2 - 94.

Площадь поверхности нагрева 94,4 м²; длина труб 2м; предельное рабочее давление 3,0МПа; изготовитель - Кусинский машиностроительный завод.

5.4 Подбор дутьевых вентиляторов

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

Производительность вентилятора V_в, м³/ч:

,

где ж_б - коэффициент запаса производительности (принимается равным 1,1);

б_т - коэффициент избытка воздуха в топке (для камерных топок при сжигании газа 1,1....1,2);

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

V?=

B_р - расчетный расход топлива, кг/ч;

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

Требуемый расчетный напор дутьевого вентилятора H_в, кПа:

Н_в=ж₃*Н_вт,

где ж_з - коэффициент запаса напора (1,1).

H_вт - полное сопротивление воздушного тракта при нормальных режимах эксплуатации котлоагрегатов, кПа.

Н_в=1,1*0,94=1,034 кПа

Выбираем 1 дутьевой вентилятор типа ВДН - 8:

производительность 10,2?10^{3 м3}/_ч; напор 2,19 кПа;

мощностью 11,0 кВт; изготовитель - Бийский котельный завод.

5.5 Подбор дымососов

Дымососы служат для создания разрежения в топке и перемешивания продуктов сгорания топлива по газовому тракту. Их подбирают по требуемой производительности и напору.

Производительность дымососа V_д:

,

где V_г - объем продуктов сгорания топлива при нормальных условиях,м³/кг;

V_г=V_г?+(мб_ух-1)V?, где

б_ух - коэффициент избытка воздуха в дымовых газах перед дымовой трубой (при сжигании природного газа можно принять равным 1,35 - 1,45);

Здесь V_г⁰ - объем продуктов сгорания топлива при нормальных условиях и при коэффициенте избытка воздуха, равном 1 м³/кг, рассчитывается в соответствии с составом топлива:

V_г⁰=V^o _RO2+V ^o_H2O+ +V^o _N2

V^o _RO2=0,01(С0₂+ СО+ Н₂S + ?_mC_mH_n) = 0,01(0,2+98,9 +20.3+30,1+40,1+50) = 1,004 м³/кг

V^o _H2O = 0,01(Н₂ +Н₂S +? C_mH_n +0,124 d_г) + 0,016 V⁰ = 0,01(298,9+30,3+40,1+50,1+0,1245) + 0,0169,52 =2,148 м³/кг

Где d₂-влагосодержание газообразного воздуха, отнесённое к 1м³ сухого газа, г/м³ (5 г/м³)

V^o _N2=0,79?V⁰+0,01N₂=0,79*9,52+0,01*0,4= 7,525 м³/кг

V_г⁰=7,525 + 1,004+ 2,148 = 10,677 м³/кг

V_г=10,677+(1,37-1)*9,52 =14,199 м³/кг

t_ух - температура уходящих газов, равная температуре дымовых газов после экономайзера,^оС;

t_ух”=t_г”=164?C;

ж_б - коэффициент запаса производительности (можно принять равным 1.05)

Напор дымососа Н_д, кПа:

H_д=ж₄?H_гт,

где H_гт - общее сопротивление дымового тракта, кПа;

ж₄ - коэффициент запаса напора (можно принять равным 1,1).

H_д=1,1?0,546=0,6006 кПа

Выбираем 1 дымосос центробежный ДН -9:

Производительностью 14,65*10^{3 м3}/_ч, изготовитель - Бийский котельный завод.

5.6 Подбор оборудования химводоподготовки

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

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

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

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

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

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

Д^4(max)=4,06 т/ч Д_к^max=2,163 т/ч

Д_пр - расход продувочной воды, т/ч;

Здесь в_пр - доля продувки, %;

Д_хов=1,15(4,06+0,2436 -2,163)=2,462 т /ч

Диаметр фильтров d_ф, м:

,

Где щ_ф - скорость фильтрования воды (принять равным 0,007^м/_с);

z_ф - количество работающих фильтров каждой ступени (равно 2)

Примем фильтр: d_ф=0,7м, тогда площадь фильтрования F= 0,39 м².

5.7 Подбор деаэраторов

Деаэраторы предназначены для удаления из питательной воды растворенных газов с целью предохранения тепловых сетей и поверх-ности нагрева котлоагрегатов от коррозии. Для водотрубных котлов с чугунными экономайзерами содержание кислорода в воде не должно превышать 0,1 мг/кг. Наиболее надежен термический способ удаления газов из воды. В этом случае используются деаэраторы атмосферного или вакуумного типа. Количество деаэраторов в котельной не должно превышать 2….3 единиц, причем они могут быть установлены вне помещения котельной. В схеме компоновки оборудования котельной необходимо предусматривать возможность отключения любого деаэратора для ремонта и ревизии.

Максимальный расход питательной воды D_пв, т/ч:



Выбираем деаэратор ДА- 5: производительность 5 т/ч, рабочее давление 0,12 МПа, температура деаэрированной воды 104 ?С, полезная вместимость аккумуляторного бака 2 м³.

Расход пара на деаэрацию воды D_д, т/ч:

,

Где h₁₃ - энтальпия воды, поступающей в деаэратор; принимается при температуре t_д'.

,

Здесь t_хв - температура холодной воды, ^оС;

t_к - температура конденсата (принимается равной 50 - 70 ⁰С).

h₁₃=t_д'?с

h₁₃=49,8?4,19=208,76 кДж/кг

h₁₁ - энтальпия воды после деаэратора, кДж/кг; Д_вып - потери пара с выпаром (принимаются равными 5 - 10 кг на 1 т деаэрируемой воды).

Д_вып=Д_пв?0,01=4,3036*0,01=0,043т/ч

Глава 6. Расчёт тепловых сетей

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

6.1 Определение внутреннего диаметра теплопроводов (паропровода на технологические нужды, конденсатопровода, трубопровода горячей воды)

Внутренний диаметр паропровода на технологические нужды, м:

,

Где V_c - расход пара протекающего по трубопроводу, м³/с;

щ - допускаемая скорость пара (для влажного насыщенного пара 30 - 40 ^м/_с).

Секундный объемный расход влажного насыщенного пара, м³/с:

V_c= х_x?Д_с,

Где х_x - удельный объем влажного насыщенного пара, м³/кг;

D_c - максимальный секундный расход пара, кг/с.

х_x=V_н?х₁=0,14?0,96=0,134 м³/кг

V_c=0,134?0,48=0,0644 м³/с

По расчетному значению d_вн подбираем ближайший больший диаметр теплопровода.

Выбираем d_вн = 0,050 м, д_ст = 0,0035 м, d_н = 0,057м

Внутренний диаметр конденсатопровода от технологических потребителей, м:

,

Где V_c - расход конденсата протекающего по трубопроводу, м³/с;

щ - допускаемая скорость конденсата (для конденсата 1 - 1.5 ^м/_с).

Секундный объемный расход конденсата.

V_c= х_x?Д_с=0,001*0,6008=0,0006 м³/с

Где х_x - удельный объем конденсата, м³/кг;

Д_c - максимальный секундный расход конденсата, кг/с.

Выбираем d_вн = 0,041 м, д_ст = 0,0035 м, d_н = 0,048 м

Внутренний диаметр трубопровода горячей воды, м:

,

Где V_c - расход горячей воды протекающей по трубопроводу, м³/с;

щ - допускаемая скорость горячей воды (для горячей воды 2 - 2.5 ^м/_с).

Секундный объемный расход горячей воды.

V_c= х_x?Д_с,

Где х_x - удельный объем горячей воды, м³/кг;

Д_c - максимальный секундный расход горячей воды, кг/с.

V_c= Д_с= 0,00428 м³/c

Выбираем d_вн = 0,050 м, д_ст = 0,0035 м, d_н = 0,057 м

6.2 Расчет и подбор толщины тепловой изоляции теплопроводов

Толщина теплоизоляционного слоя наружных теплосетей определяется из уравнения. Пар: Выбираем для изоляции шнур изоляционный из минеральной ваты:

л_из = 0,065 ^Вт/_(м*К).

,

Где d_н - наружный диаметр трубопровода, м;

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

t_т, t_п, t₀ - соответственно температуры теплоносителя, поверхности изоляционного слоя и окружающего воздуха,^оС.

б₂ - коэффициент теплоотдачи от изоляционного теплопровода к окружающему воздуху, Вт/(м²*К).

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изолированного теплопровода к окружающему воздуху рассчитывается по эмпирической формуле:

б₂=9,8+0,0525(t_п-t₀)=9,8+0,0525(45+17)=12,897 Вт/м²?К

t_т=195?С; t_п =35-45?С; t₀ =-17?С (г.Одесса)

x?lnx=0,368 , х=1,35

Примем д_из=0,01м

Конденсат:

Выбираем для изоляции войлок строительный л_из = 0,061^Вт/_(м*К).

,

Где d_н - наружный диаметр трубопровода, м;

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

t_т, t_п, t₀ - соответственно температуры теплоносителя, поверхности изоляционного слоя и окружающего воздуха,^оС.

б₂ - коэффициент теплоотдачи от изоляционного теплопровода к окружающему воздуху, Вт/(м²*К).

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изолированного теплопровода к окружающему воздуху рассчитывается по эмпирической формуле:

t_т=70?С; t_п =35-45?С; t₀ =-17?С (г.Одесса)



x?lnx=0,276, x=1,3

Принимаем д_из=0,0072м

Горячая вода:

Выбираем для изоляции войлок строительный л_из = 0,061^Вт/_(м*К).

,

Где d_н - наружный диаметр трубопровода, м;

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

t_т, t_п, t₀ - соответственно температуры теплоносителя, поверхности изоляционного слоя и окружающего воздуха,^оС.

б₂ - коэффициент теплоотдачи от изоляционного теплопровода к окружающему воздуху, Вт/(м²*К).

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изолированного теплопровода к окружающему воздуху рассчитывается по эмпирической формуле:

t_т=70?С; t_п =35-45?С; t₀ =-17?С (г.Одесса)

x?lnx=0,233, x=1,20

Принимаем д_из=0,0057м

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

Удельные потери теплоты наружными теплопроводами.

,

Где б₁ - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы, Вт/(м²*К); л_тр - коэффициент теплопроводности трубы, Вт/(м*К).

Пар:

=

=202,715 Вт/м

Конденсат:

=

=80,74Вт/м

Горячая вода:

=

=104,01Вт/м

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

,где

L - протяженность теплосети между котельной и производственным корпусом (100 - 200 м). m_c - максимальный расход теплоносителя.

m_c=Д_{с мах}

Пар:

Конденсат:

Горячая вода:

Степень увлажнения пара, обусловленная потерями теплоты в окружающую среду, %

,

Где r - теплота парообразования при давлении Р₁, кДж/кг (=1957,9)

Снижение температуры воды (конденсата),?С:

,

где с=4,19 кДж/кг??С

Конденсат:

Горячая вода:

Глава 7. Расчет и подбор оборудования теплоподготовительной установки

7.1 Расчет и подбор водоподогревателей системы отопления

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.

Суммарная поверхность нагрева пароводяных подогревателей для системы отопления

,

Где k - коэффициент теплопередачи водоподогревателей 1,8,кВт/(м²*К);

Дt - средняя разность между температурами греющего пара и нагреваемой водой, ^оС.

Q_от'=12,8 ГДж/см

, где t_к при P_п=0,2 МПа

Т.к. Дt_б /Дt_м>1,7

Дt_б=t _к +t _обр =120,2-70=50,2 ⁰С; Дt_м =t _к +t _пр=120,2-105=15,2 ⁰С

- суммарная поверхность нагрева для системы отопления

Выбираем 2 пароводяных подогревателя (10,9/2=5,45 м² ):

ПП-1-6-2-11, F_{поверхности нагрева} = 6,3м², Р = 0,2 МПа ,

теплопроизводительность 0,68 мВт, d_{корпуса}=0,325 м,

расход воды номинальный 29,2 т/ч

7.2 Расчет и подбор водоподогревателей системы горячего водоснабжения

Выбираем 2 пароводяных подогревателя (21,34/2=10,67 м² ):

ПП-1-11-2-11; F = 11,4 м²; теплопроизводительность 1,24 мВт; d_{корпуса}=0,426 м; Р_п=0,2 МПа; расход воды 53,4 т/ч.

7.3 Расчет и подбор аккумуляторов горячей воды

Баки-аккумуляторы горячей воды выбираются на основании сравнения интегрального графика потребления горячей воды (график 4 линия а) со средним потреблением за смену (график 4 линия б) по данным сменного графика потребления горячей воды.

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

V_ак = 6м³

Выбираем два бака ()

Т40.04.00.000СБ Тип I, d_бака=1,8м.

7.4 Подбор насосов системы горячего водоснабжения

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

Наиболее целесообразной является схема горячего водоснабжения с тремя насосами. При этом устанавливаются два насоса максимального расхода и один минимального расхода, а схема автоматизируется.

Подобранные для установки насосы должны иметь не менее 5-10 % запаса по производительности и напору.

V_гв^max = 16,53 м³/ч V_гв^мin=9,09 м³/ч

2 насоса: 16,53?1,1=18,183 м³/ч

1 насос: 9,09?1,1=10 м³/ч

Выбираем 2 насоса КМ 20/18: V_гв^н = 20 ^м3/_ч, напор 180 кПа; мощность на валу 1,5 кВт.

1 насос КМ 20/18: V_гв^н = 20 м³/ч.

7.5 Подбор циркуляционных насосов системы отопления

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

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

Q_отм/8=V_ц*с*с*(t_пр-t_обр), где

Q_отм=18,5 ГДж/см



Выбираем два центробежных насоса КМ 20/18: V_цир^н = 20^м3/_ч; полный напор 180 кПа; мощность на валу 1,5 кВт.

7.6 Подбор конденсатных насосов

Конденсатные насосы подбираются аналогично циркуляционным на основании максимального выхода конденсата от различных потребителей.

Выбираем 2 центробежных конденсатных насоса Кс-12-50:

Д_к^н = 3,9 ^м3/_ч; номинальная производительность 12 ^м3/_ч, напор 0,5 МПа; мощность электродвигателя 5,5 кВт, изготовитель - Катайский насосный завод (Курганская область).

7.7 Подбор конденсатных баков

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

Расчетная вместительность конденсатных баков определяется путем сравнения интегрального графика выхода конденсата (график 5 линия а) и его среднего выхода (график 11 линия б).V_кон = 8 м³ .

Выбираем два бака ():

Т40.04.00.000СБ Тип I, V = 35м³, d _бака = 1,8м.

Глава 8. Показатели работы системы теплоснабжения

Работа котельных характеризуется такими технико-экономическими показателями, как среднечасовые и максимальные часовые: теплопроизводительность, расход топлива, годовая теплопроизводительность и потребление топлива, номинальные и фактические коэффициенты полезного действия котлов (брутто) и (нетто), испарительная способность топлива, удельные расходы натурального и условного топлива на выработку теплоты.

Они зависят от вида топлива, параметров работы котельных установок и режимов загрузки установленных мощностей котлоагрегатов.

Показатели работы котельной определяют в последовательности:

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.