Характеристика теплового хозяйства предприятия. Расчет тепловых нагрузок и подбор теплогенераторов пара и горячей воды, вспомогательного теплотехнического оборудования. Себестоимость теплоэнергии. Расчет теплоизоляционных конструкций наружных проводов.
Аннотация к работе
Ж Пароконденсатная смесь после водоподогревателя системы отопления рж принимаем на 10-15% ниже давления греющего пара в точке б принимаем15% рж=0,15Ч700=105КПА h?ж=426КДЖ/кг тж=101,65 rж=2252КДЖ/кг Данная температура является также определяющим фактором при расчете годового расхода теплоты на нужды отопления с учетом продолжительности отопительного периода года для города, в котором расположены предприятия. для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года: Qot Чз/(hб-hж)Ч10-3=22,283Ч0,92/(2500-583,64) Ч10-3=10,7 ГДЖ/смену з-коэффициент полезного использования теплоты пара в водоподогревателях, принимаем равным 0,92.
Введение
Энергоснабжение и повышение энергоэффективности промышленных предприятий являются одним из направлений модернизации экономики РФ и повышения конкурентоспособности отечественной продукции.
Предприятия мясной и молочной промышленности относятся к энергоемким производствам. Доля энергозатрат в издержках производства мясных и молочных продуктов без учета стоимости сырья превышает 20% и в связи с ростом стоимости топлива и электроэнергии имеет устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. В связи с этим актуальной является проблема создания новых и модернизация существующих систем теплоснабжения мясокомбинатов и молочных заводов с целью повышения их энергоэффективности и надежности обеспечения предприятий теплоносителями с регламентируемыми технологическими требованиями параметрами.
Цель работы: Целью данной работы является подготовка будущих специалистов к самостоятельной инженерной работе по проектированию и эксплуатации СТ. предприятий отрасли. В процессе выполнения курсовой работы студенту предстоит использовать знания, полученные при изучении теплотехнических дисциплин. Важное значение имеет формирование творческого подхода к решению конкретных инженерных задач, умение выбрать из нескольких вариантов наиболее рациональное техническое решение, освоение методик технико-экономического обоснования принимаемого решения. Для успешного выполнения работы необходимы знания по изучаемым ранее дисциплинам (математике, физике, инженерной графике)
1. Расчет тепловых нагрузок и подбор теплогенераторов пара горячей воды теплоэнергия провод теплогенератор
Параметры теплоносителей в реперных точках автономной СТ
Под реперными понимаются узловые точки тепловой схемы, в которых определяются параметры теплоносителей, необходимые для выполнения тепловых расчетов отдельных структурных элементов СТ.
Точка. А Распределительный паровой коллектор в котельной
Точка.Е конденсатопровод после утилизационного теплообменника для подогрева воды t в точке Е (переохлажденного конденсата) принимаем из диапазона 70-80?С te=80?С ре на 10% ниже средневзвешенного давления в точках Д ре=( )Ч0,9=416,57 КПА he=СЧТ=4,190Ч80=335,2 КДЖ/кг*с теплоемкость воды с=4,190 КДЖ/кг*с
Точка. Ж Пароконденсатная смесь после водоподогревателя системы отопления рж принимаем на 10-15% ниже давления греющего пара в точке б принимаем15% рж=0,15Ч700=105КПА h?ж=426КДЖ/кг тж=101,65 rж=2252КДЖ/кг
Доля пролетного пара пароконденсатной смеси хпп 0,005-0,1 (5-10%) принимаем 7% hж= h?ж RЖЧXПП=426 2252Ч0,007=583,64КДЖ/кг
Точка.З пароконденсатная смесь после теплообменника системы горячего водоснабжения рз=0,15Чрж=0,15Ч105=15,75КПА h?з=220КДЖ/кг тз=52,55 rз=2376КДЖ/кг хппз=0,007 hз= h?з RЗЧ хпп =220 2376Ч0,007=386,32КДЖ/кг
Точка. И температура конденсата от сторонних потребителей ти=65?С h?и=272,02КДЖ/кг ри=25,008КПА rи=2346,7КДЖ/кг h=СЧТ=4,190Ч65=272,35КДЖ/кг
Точка.Л Трубопровод прямой воды отопления тл=99-1,13Ч THB? =99-1,13Ч(-3)=102,39 C h=СЧ тл=4,190Ч102,39=429,014 КДЖ/кг
Точка.М Трубопровод обратной воды отопления
TM=52-0,5Ч THB? =52-0,5 (-3)=53,2 C h=СЧ TM=4,190Ч53,2=222,908 КДЖ/кг
Точка.Н Трубопровод холодной воды
TH - температура холодной воды, поступающей в водоподогреватель системы горячего водоснабжения, составляет 10-15 С TH=10 С h=СЧТН=4,190Ч10=41,9 КДЖ
Точка.О Трубопровод горячей воды to - температура горячей воды после водоподогревателя принимается равной
65-70? С to=70 С h=СЧТО=4,190Ч70=293,3 КДЖ
Расходы теплоты и пара на технологические нужды
Расход теплоты на технологические нужды зависит от объемов выпуска продукции и удельных расходов теплоты на их производство. Он рассчитывается на рабочую смену для сезона переработки сырья
*Расход теплоты на выработку отдельных видов продукции
Побщ=44 Qi=QIЧПI ГДЖ/см
Пі - выработка отдельных видов продукции, т/смену qi - удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции для соответствующего типоразмера предприятия, ГДЖ/т мясо собственного убоя q1=0,67 ГДЖ/т Q1=0,67Ч40=26,8 ГДЖ/см колбасные изделия q2=4,7 ГДЖ/т Q2=4,7Ч4=18,8 ГДЖ/см полуфабрикаты q3=5,8 ГДЖ/т Q3=5,8Ч0,4=2,32 ГДЖ/см жиры q4=0,62 ГДЖ/т Q4=0,62Ч1,3=0,806 ГДЖ/см сухие животные корма q5=5,8 ГДЖ/т Q5=5,8Ч1,2=6,96 ГДЖ/см консервы q6=4,3 ГДЖ/т Q6=4,3Ч10=43 ГДЖ/см мясо со стороны q7=0,87 ГДЖ/т Q7=0,87Ч28=24,36 ГДЖ/см
*Общий расход теплоты на технологические нужды
ШТН=15,7-0,07Ч Побщ =15,7-0,07Ч44=12,62, %
ШТН - коэффициент, учитывающий расход теплоты на выработку продукции для которой отсутствуют нормативы удельного расхода теплоты
*Расход пара на выработку отдельных видов продукции
Qi=DIЧ[БГПІЧ(hгi-hдi) (1 - бгпі)Ч hгi]Ч10-3 ГДЖ/смену бгпі-доля глухого пара в его общем потреблении при выработки отдельных видов продукции, % собственный убой б1=35 hd1=838,62 колбасные изделия б2=50 hd2=895,56 полуфабрикаты б3=80 hd3=946 жиры б4=85 hd4=946 сухие животные корма б5=80 hd5=838,62 консервы б6=75 hd6=862 мясо со стороны б7=25 hd7=959,26 h гпі=2530 КДЖ/кг
Расход теплоты на отопительные нужды рассчитывается для двух режимов.
По средней температуре наружного воздуха для отопительного сезона находится сменный расход теплоты на отопление, который в дальнейшем входит в нормативный тепловой баланс предприятия при подборе паровых котлов. Данная температура является также определяющим фактором при расчете годового расхода теплоты на нужды отопления с учетом продолжительности отопительного периода года для города, в котором расположены предприятия.
Расчет и подбор водоподогревателей системы водяного отопления выполняется по максимальной тепловой нагрузке системы отопления для средней пяти - дневки года температуры наружного воздуха самой холодной в зависимости от месторасположения предприятия.
При выполнении данной работы принимается условие, что инфраструктура предприятия включает: производственный корпус, административно-бытовой корпус и корпус, в котором размещены вспомогательные цеха. Расход теплоты на отопление здания котельного цеха и ЦТП включается в собственные нужды котельной и в балансе расхода теплоты на отопительные нужды предприятия не учитывается
* Определение объема корпусов
- производственный корпус
Vпк= (23-0,8ЧПОБЩ)Ч103 =(23 0,8Ч44)Ч1000=58200 м3 теплоэнергия провод теплогенератор
- административно-бытовой корпус
Vабк-20-23% от производственного корпуса
Vабк=0,2Ч58200=11640 м3
- вспомогательный корпус
Vвк-23-26% от производственного корпуса
Vвк=0,23Ч58200=13386 м3
*Удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий
- для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года: Вт/(м3К) где b - эмпирический коэффициент, учитывающий материал и толщину наружных стен зданий (для кирпичных стен =1,7…2,0, а для железобетонных =2,2…2,5). Принимаем для кирпичный стен b=2 qot1=2,0Ч58200-0.167(1.3 0.01Ч (-3))=0,4 Вт/(м3К) произ.
- для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: Вт/(м3К) q*от1=2,0Ч58200-0.167(1.3 0.01*(-24))=0.5Вт/(м3К) произ. q*от2=2,0Ч11640-0.167(1.3 0.01Ч (-24))=0,4Вт/(м3К) админ. быт q*от3=2,0Ч13386-0.167(1.3 0.01*(-24))=0,4 Вт/(м3К) вспомог.
Расход теплоты на отопление зданий
- для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года
Общезаводские расходы теплоты на отопительные нужды
- для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года
=22,283, ГДЖ/смену
- для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: =33,76, ГДЖ/смену
Расход пара на подогрев циркуляционной воды системы отопления
- для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года: Qot Чз/(hб-hж)Ч10-3=22,283Ч0,92/(2500-583,64) Ч10-3=10,7 ГДЖ/смену з-коэффициент полезного использования теплоты пара в водоподогревателях, принимаем равным 0,92.
- для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: Д*от=(33,76Ч0,92Ч103)/1916,4=16,2ГДЖ/смену
Расход теплоты и пара на вентиляционные нужды
Для нахождения расхода теплоты на вентиляцию производственных цехов, внутрении объем которых VВПК составляет 60-80% от объема производственного корпуса по наружнему периметру Vпк, примим значение VВПК=0,6Ч58200=34920м3. Вентиляция помещении административно-бытового корпуса и корпуса вспомогательных цехов не предусматривается.
Расход теплоты на вентиляцию производственных цехов при средней температуре наружного воздуха:
Максимальный расход теплоты на вентиляцию при средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года
, ГДЖ/смену где ?в - коэффициент, учитывающий изменение удельной вентиляционной характеристики здания при снижении температуры наружного воздуха (?в=0,95)
, м3/смену ?гв-доля расхода горячей воды на коммунально-бытовые нужды от ее нормируемого расхода на выработку продукции
Vкбн=(17/100) Ч355,84=60,5 м3/смену
Общий расход горячей воды
, м3/смену
Vгв=355,84 60,5=416,33 м3/смену
Расход теплоты на нагрев воды в пароводянных водоподогревателей
, ГДЖ/см
Ср-теплоемкость воды при постоянном давлении при температуре, равной полуссуме температур горячей и холодной воды t= (to тн)/2=(70 10)/2=40
Qгв=416,33Ч992,2Ч4,178 (70-10) Ч10-6=103,5ГДЖ/см
Расход пара на нагрев воды пароводянных водоподогревателей
, ГДЖ/смену
Дгв=46,028 ГДЖ/смену
2. Тепловой баланс СТ
Тепловой баланс предприятия характеризует распределение теплоэнергии на различные нужды. Он составляется на календарные промежутки времени: год, месяц, неделю, сутки, смену, час.
В связи с тем, что производственная мощность предприятия при их проектировании чаще всего рассчитывается на рабочую смену, то и соответствующий производственной мощности нормативный тепловой баланс целесообразно составлять в расчете на рабочую смену для максимальных объемов переработки животноводческого сырья. Для мясокомбинатов максимальная производственная нагрузка (сезон переработки сырья) приходится на последний квартал года. Таким образом, именно октябрь является наиболее обоснованным периодом для составления нормативного теплового баланса. Тем более что в октябре включаются в работу системы отопления и подогрева приточного воздуха на нужды вентиляции при температуре наружного воздуха, близкой к средней за отопительный период года.
Различают тепловой баланс потребления теплоэнергии на производственные и объективно обусловленные ими вспомогательные нужды и тепловой баланс выработки теплоэнергии, включающий дополнительно отпуск теплоты сторонним предприятиям и расход теплоты на собственные нужды теплоцеха (котельной, ЦТП и топливного хозяйства).
Расход теплоэнергии на собственные нужды теплоцеха составляет от общей выработки теплоэнергии для котельных, работающих на природном газе, до 2%; на мазуте - до 6…8% и на угле - до 2,5%.
, ГДЖ/смену
Структурные параметры баланас выработки теплоэнергии в тн = (Qтн/ Qвыр)Ч 100%=5,94% в гв = (Qгв/ Qвыр) Ч100%=36,7% в от = (Qot/ Qвыр) Ч100%=7,9% в в = (Qв/ Qвыр) Ч100%=10,2% в ст = (Qct/ Qвыр) Ч100%=38,6% в сн = (Qсн/ Qвыр) Ч100%=5,65%
Важной характеристикой СТ предприятий являются графики тепловых нагрузок. Для этих целей предназначены годовые, суточные, сменные и часовые графики потребления пара, возврата конденсата, получения теплофикационной воды от ТЭЦ, характеризующиеся большой неравномерность. Неравномерность графиков теплопотребления обусловлена неритмичностью поступления сырья в течение года, наличием нерабочих смен, выходных дней, колебаниями температуры наружного воздуха и, соответственно, нестабильностью расходов теплоэнергии на отопительные нужды и приточную вентиляцию и другими факторами. Функциональное назначение графиков тепловых нагрузок многопланово, но в рамках выполняемой работы определяющими являются сменные графики теплопотребления, для которых характерны наличие отопительно-вентиляционной нагрузки и максимального потребления теплоты на технологические нужды.
Сменные графики тепловых нагрузок необходимы для обоснования максимальной выработки пара и подбора паровых котлов и водоподогревателей, определения производительности теплотехнического оборудования системы химической очистки питательной воды, расчета утилизационных теплообменников для пароконденсатной смеси, подбора питательных насосов.
Часовые расходы горячей воды
, м3/ч где GГВI - коэффициенты неравномерности графика расхода горячей воды
V8-9гв=416,33Ч0,5/6,2=33,58 м3/ч
V9-10гв=416,33Ч0,6/6,2=40,29 м3 /ч
V10-11гв=416,33Ч0,8/6,2=53,72 м3/ч
V11-12гв=416,33Ч0,9/6,2=60,43 м3/
V12-13гв=416,33Ч0,7/6,2=47,005 м3/ч
V13-14гв=416,33Ч0,8/6,2=53,72 м3/ч
V14-15гв=416,33Ч0,9/6,2=60,43 м3/ч
Часовые расходы пара
· на технологические нужды: , т/ч где GTHI - коэффициенты неравномерности графика расхода пара на технологические нужды
Д8-9тн=(55,6Ч0,7)/6,3=6,17т/ч
Д9-10тн=(55,6Ч0,8)/6,3=7,06т/ч
Д10-11тн=(55,6Ч0,9)/6,3=7,94 т/ч
Д11-12тн= (55,6Ч1)/6,3=8,82т/ч
Д12-13тн=(55,6Ч0,6)/6,3=5,29т/ч
Д13-14тн=(55,6Ч0,75) 6,3=6,61т/ч
Д14-15тн= (55,6Ч0,8)/6,3=7,08т/ч
Д15-16тн=(55,6Ч0,75) /6,3=6,61т/ч на выработку горячей воды
, т/ч где GTHI - коэффициенты неравномерности графика расхода пара на технологические нужды
Д8-9гв=(46,028Ч0,7)/6,3=5,11т/ч
Д9-10гв=(46,028Ч0,8)/6,3=5,84 т/ч
Д10-11гв=(46,028Ч0,9)/6,3=6,58 т/ч
Д11-12гв=(46,028Ч1)/6,3=7,3 т/ч
Д12-13гв=(46,028Ч0,6)/6,3=4,38 т/ч
Д13-14гв=(46,028Ч0,75)/6,3=5,47 т/ч
Д14-15гв=(46,028Ч0,8)/6,3=5,84т/ч
Д15-16гв=(46,028Ч0,75)/6,3= 5,47 т/ч
Часовые расходы пара на нужды отопления
, т/ч
Дчот=16,2/8=2,02 т/ч
Часовые расходы пара на нужды вентиляции
, т/ч Дчв=25,6/8=3,2 т/ч
Часовые расходы пара сторонними потребителями
, т/ч
Д8-9ст=(40Ч0,7)/6,3=4,44 т/ч
Д9-10ст=(40Ч0,8)/6,3= 5,079т/ч
Д10-11ст=(40Ч0,9)/6,3=7,05т/ч
Д11-12ст=(40Ч1)/6,3=6,35т/ч
Д12-13ст=(40Ч0,6)/6,3=3,8т/ч
Д13-14ст=(40Ч0,75)/6,3= 4,76 т/ч
Д14-15ст=(40Ч0,8)/6,3= 5,079 т/ч
Д15-16ст=(40Ч0,75)/6,3= 4,76 т/ч
Часовые расходы пара на собственные нужды теплоцеха
, т/ч
Д8-9сн=0,06 (6,17 5,11 2,02 3,2 4,44)= 1,25 т/ч
Д9-10сн=0,06 (7,06 5,84 2,02 3,2 5,079)=1,39 т/ч
Д10-11сн=0,06 (7,94 6,58 2,02 3,2 7,05)= 1,6 т/ч
Д11-12сн=0,06 (8,82 7,3 2,02 3,2 6,35)= 1,66 т/ч
Д12-13сн=0,06 (5,29 4,38 2,02 3,2 3,8)=1,012 т/ч
Д13-14сн=0,06 (6,61 5,47 2,02 3,2 4,76)= 1,32т/ч
Д14-15сн=0,06 (7,06 5,84 2,02 3,2 5,079)=1,39 т/ч
Д15-16сн=0,06 (6,61 5,47 2,02 3,2 4,76)= 1,32т/ч
Общие часовые расходы пара
, т/ч
Д8-9=6,17 5,11 3,2 4,44 1,25=20,17 т/ч
Д9-10=7,06 5,84 3,2 5,079 1,39=22,56 т/ч
Д10-11=7,94 6,58 3,2 7,05 1,6=26,37 т/ч
Д11-12=8,82 7,3 6,35 3,2 1,66=27,33 т/ч
Д12-13=5,59 5,48 3,2 4,76 1,12=20,15т/ч
Д13-14=6,61 4,4 3,2 3,8 1,32=19,33т/ч
Д14-15=7,06 5,84 3,2 5,079 1,39=22,56 т/ч
Д15-16=6,61 4,4 3,2 3,8 1,32=19,39 т/ч
4. Подбор паровых котлов
Используя сменный график требуемой выработки пара, по максимальному часовому расходу пара производится подбор необходимого типа и количества котлов. При подборе котлов следует руководствоваться следующими условиями: 1. Наиболее рациональной является установка котлоагрегатов одного типоразмера, но допускается установка одного из них меньший паропроизводительность. Количество котлов должно быть не менее 3 и не должно превышать 5 единиц (при подборе котлов типа Е-1-9 допускается установка 6 котлов);
2. Суммарная установленная паропроизводительность котлов должна обеспечивать установленный заданием на проектирование резерв тепловой мощности;
3. Необходимо предусматривать возможность остановки любого из установленных котлов на техническую диагностику и достаточно продолжительный ремонт в летний период года при отсутствии отопительно-вентиляционной тепловой нагрузки;
4. Целесообразно рассмотреть несколько вариантов подбора количества и типа котлов и отдать предпочтение варианту с наименьшими суммарным индексом относительных капитальных затрат на строительство котельной.
Выбираем: 4 котла ДЕ-10-14ГМ
Суммарный индекс относительных капитальных затра
, ч/т ч/т
Резерв установленной тепловой мощности котлов: , =((40-27,21)/27,21)Ч100%=47%
Расчет и подбор паровых подогревателей системы отопления
Пароводяные подогреватели подбираются по поверхности нагрева. При подборе водоподогревателей необходимо учитывать следующие рекомендации: - количество установленных теплообменников должно быть не менее 2;
- суммарная тепловая мощность водоподогревателей должна обеспечивать резерв теплопроизводительности не менее чем на 20 - 30%;
- установленная тепловая мощность должна обеспечивать возможность вывода из эксплуатационного режима любого из водоподогревателей для его ремонта.
Максимальная мощность водоподогревателей отопления рассчитывается для температурного режима соответствующего самой холодной пятидневке года: Максимальная мощность водоподогревателей отопления рассчитывается для температурного режима, соответствующего самой холодной пятидневке года: , КВТ (2.58)
Определяем среднюю разность температур между греющим паром и циркуляционной водой: Температуры прямой тл и обратной тм воды системы отопления принимаются по данным табл. 1 тл=102,39тм=53,2
Температура пара и пароконденсатной смеси тн равна температуре реперных точек тб и тж (табл. 1) тн=тб тж=164,2 101,65=265,85
Дтб=164,2-53,2=111 Дтср=111 61,81/2=86,4
Дтм=164,2-102,39=61,81
Если то Если то Коэффициент теплопередачи пароводяных подогревателей принимаем равным 2000
Суммарная требуемая площадь поверхности нагрева водоподогревателей: м2 1172200/(2000Ч86,4)=6,78 м2
Для системы отопления подходят подогреватели: ПП-9-7-4 (2 шт.) с площадью поверхности теплообмена 9,5 м2
Резерв установленной мощности водоподогревателей
Rotf=(Fyct-Fot)/Fot) Ч100%=(19-6,78) Ч100/6,78=180,2% где FYCT - суммарная поверхность нагрева водоподогревателей, м2
Fyct=6,9,5 Ч2=19 м2
Расчет и подбор паровых подогревателей системы горячего водоснабжения
Максимальная тепловая мощность водоподогревателей системы горячего водоснабжения рассчитывается на основании максимального часового расхода горячей воды :
КВТ
Средняя разность температур между греющим паром и нагреваемой водой Дтср определяется аналогично средней разности температур для подогревателей отопления.
Суммарная требуемая площадь поверхности нагрева водоподогревателей
, м2 м2
Устанавливаем паровой подогреватель типа ПП-32-7-4 (2 шт.)
Резерв установленной мощности водоподогревателей: =(64-24,9)Ч100/24,9=157,02%
5. Расчет вспомогательного теплотехнического оборудования
В виде дополнения к изложенному в главе 2 расчету теплогенераторов пара и горячей воды преподаватель в качестве спецзадания задает расчет отдельных элементов теплового хозяйства. Этот расчет основывается на результатах, полученных ранее.
Расчет закрытой системы сбора и использования конденсата при автономном теплоснабжении предприятия
Рациональное устройство и эксплуатация систем сбора конденсата, относящегося к наиболее перспективным видам тепловых вторичных энергоресурсов является необходимым условием повышения энергоэффективности СТ и обеспечения их эксплуатационной надежности. Максимально возможный возврат конденсата, являющегося наилучшей питательной водой для котлов, обеспечивает значительную экономию реагентов на химическую обработку подпиточной воды и способствует повышению долговечности теплопроводов в связи со снижением их коррозионного износа.
Следует учитывать, что даже при установке после рекуперативных паропотребляющих аппаратов современных конденсатоотводчиков в конденсате присутствует несконденсировавшийся «пролетный» пар содержание которого составляет до 20%. Благодаря этому пароконденсатная смесь обладает достаточно высоким энергетическим потенциалом и может быть использована в качестве греющего теплоносителя в водоводяном теплообменнике для подогрева воды на нужды горячего водоснабжения или водяного отопления. В дальнейшем излагается методика расчета тепловой схемы сбора и использования пароконденсатной схемы на нужды горячего водоснабжения.
Устройство данной тепловой схемы отличается технической простотой и надежностью в эксплуатации. Пароконденсатная смесь в утилизационной теплообменник поступает от технологических паропотребляющих аппаратов, а также паровых калориферов системы вентиляции, расположенных в технологических цехах предприятия. Теплотехническое оборудование данной тепловой схемы размещается в тепловом пункте производственного корпуса. В связи с тем, что на большинстве предприятий отрасли предпочтение отдается централизованным системам горячего водоснабжения и водяного отопления, пароконденсатная смесь от пароводяных подогревателей указанных систем собирается в конденсатный бак, расположенный в ЦТП, который устраивается в здании котельного цеха. При этом пароводяные подогреватели горячего водоснабжения предназначаются для выработки недостающих объектов системы горячей воды, получаемой в утилизационном теплообменнике и могут использоваться в качестве резервных. Конденсат от сторонних потребителей пара возвращается в ЦТП в общий сборный конденсатный бак.
Общий сменный выход пароконденсатной смеси от паропотребляющих технологических аппаратов и паровых калориферов, расположенных в производственном корпусе, определяется по уравнению: ДПСК(ПК)= =ДПКС(ТН) т/смену
Где Дпксі количество пароконденсатной смеси, возвращаемой из технологических цехов, т/смену: ДПКСІ=Ді Чб ГП, т/смену т/смену
Дпкс1=1,198Ч0,35=0,419 т/смену
Дпкс2=9,02Ч0,5=4,51 т/смену
Дпкс3=1,308Ч0,8=1,046 т/смену
Дпкс4=0,44Ч0,85=0,374 т/смену
Дпкс5=3,92Ч0,8=3,136 т/смену
Дпкс6=22,82Ч0,75=17,115 т/смену
Дпкс7=10,36Ч0,25=2,658 т/смену
Дпкс(пк)=29,26 17,64=46,9 т/смену
Коэффициент возврата конденсата от паропотребляющих технологических аппаратов и паровых калориферов производственного корпуса находится по формуле: бк(пк)=(Дпкс(пк)/Дтн Дв)Ч 100=(46,9/55,6 17,64)Ч100=63,9%
Количество теплоты пароконденсатной смеси, подаваемой в качестве греющего теплоносителя в утилизационный теплообменник, рассчитывается по формуле: QПКС(ПК)=ДПКС(ПК)Ч HДЧ103, КДЖ/смену где hд - средневзвешенное значение энтальпии пароконденсатной смеси, КДЖ/кг: = ДIЧБГПIЧHДI/ ДІЧБГПІ, КДЖ/кг hд - энтальпия пароконденсатной смеси отдельных технологических цехов, КДЖ/кг hд=25955,09/29,26=887,05 КДЖ/кг
Qпкс(пк)=46,9Ч887,05Ч103=41602645 КДЖ/смену
Среднее давление пароконденсатной смеси определяется по формуле: ДПКСІ/ ДПКСІ=14514,3/29,26=496,045 КПА.
1) 360Ч0,419=150,84 КПА.
2) 450Ч4,51=2029,5 КПА.
3) 540Ч1,046=564,84 КПА.
4) 540Ч0,374=201,96 КПА.
5) 360Ч3,136=1128,96 КПА.
6) 540Ч17,115=9242,1 КПА.
7) 450Ч2,658=1196,1 КПА.
Средняя температура пароконденсатной смеси ТН зависит от давления РД ТН =150?С
Определяем количество теплоты, отдаваемой в единицу времени греющей пароконденсатной смесью, в утилизационном теплообменнике: N1=Дпкс(пк)Ч (hд - hx)Ч103/8Ч3600=46,9Ч (887,05-250,68) Ч 103/Ч 83600=1036,3КВТ где hx - энтальпия конденсата после утилизационного теплообменника КДЖ/кг hx=СРЧТК=4,178Ч60=250,68 КДЖ/кг tk - температура конденсата (принимается равной 60-70 ОС).
Количество теплоты, отдаваемое при конденсации пароконденсатной смеси, N1 (A): N1(A)=N1Ч( - h’)/ =1036,3Ч(887,05-630)/887,05=300,3 КВТ где h’ - энтальпия кипящей воды при давлении КДЖ/кг
Количество теплоты, отдаваемое переохлаждаемым конденсатом
N1(в)=N1-N1(A)=1036,3-300,3=736,02 КВТ
Промежуточная температура нагреваемой воды тпр находится по формуле: тпр= N1(A) Чтн N1(В)Что/ N1(A) N1(в) ?С тпр=300290Ч10 736020Ч70/300290 736020=52,61 ?С
Коэффициент теплопередачи для зоны переохлаждения пароконденсатной смеси КА принимается равным 1600-1900 Вт/(м2*К) зоны переохлаждения конденсата КВ - 1100-1300 Вт/(м2*К)
КА=1800 Вт/(м2ЧК)
КВ=1200 Вт/(м2ЧК)
Тепловые мощности утилизационного теплообменника при переохлаждении пароконденсатной смеси NA и переохлаждении конденсата NB определяются по формулам: NA= N1(А) ЧЗВ=300,29Ч0,94=282,3 КВТ
NB= N1(ВЧЗВ=736,02Ч0,94=691,9 КВТ где ЗВ - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимается равным 0,92…0,95).
Площади поверхностей нагрева утилизационного теплообменника для указанных выше зон находятся по уравнениям: FA= NA/ КАЧ?ТАСР=282300/1800Ч88,7 =1,77 м2
FB= NB/ КВЧ?ТВСР=691900/1200Ч78,98= 7,3 м2
Общая необходимая площадь поверхности нагрева водоподогревателя F определяется суммой: F=FA FB, м2
F=1,77 7,3=9,07 м2
Тип и количество водоподогревателей с учетом резерва теплопроизводительности, обусловленной неравномерностью сменного графика выхода пароконденсатной смеси до 25%, принимается по данным ТКМР - 0,12-12-0,17 поверхность 11,88 м2
Количество нагреваемой в утилизационных теплообменниках воды VГВ (ут)находится
Коэффициент обеспечения предприятия горячей водой, вырабатываемой в утилизационном теплообменнике, рассчитывается по формуле: ЕГВ= (VГВ (ут/ VГВ)Ч 100%=(167,26/416,33)Ч100=40,17%
Для перекачки конденсата в котельную следует предусматривать 2 конденсатных насоса одинаковой производительности, устанавливаемых по параллельной схеме. Один из насосов является резервным. Производительность каждого насоса должна составлять не менее полуторакратного среднечасового выхода конденсата.
Конденсатный баланс предприятия в целом определяется суммой: , т/смену
Дк=29,26 17,64 22,283 19,2=88,383 т/смену где Дк(ст) - возврат конденсата от сторонних потребителей пара, т/смену: Дк(ст) =БВЗЧДСТ= 0,48Ч40=19,2, т/смену где бвз - доля возвращаемого конденсата согласно заданию на проектирование.
Расходы натурального и условного топлива необходимы для определения себестоимости вырабатываемой теплоэнергии и других технико-экономических показателей работы СТ.
где - максимальная выработка пара, т/ч (рис. 13); =27,33 т/ч
- энтальпия вырабатываемого в котла пара, КДЖ/кг; =2500 КДЖ/кг
- энтальпия питательной воды, КДЖ/кг; =377,1 КДЖ/кг
- количество воды непрерывной продувки котла, т/ч (принимается равным 5-10% от );=27,33Ч0,1=2,733 т/ч
- энтальпия котловой воды, КДЖ/кг (равна энтальпия кипящей воды при давлении вырабатываемого пара =759 КДЖ/кг
- низшая теплота сгорания топлива, 41450 КДЖ/кг
- коэффициент полезного действия (брутто) котлов, % =90,8%
Максимальный часовой расход условного топлива где - низшая теплота сгорания условного топлива, КДЖ/кг.
=1569,3Ч41450/29300=2220 кг у.т./ч
Годовая выработка теплоэнергия в автономных СТ
Годовой расход теплоты на технологические нужды:
где - число рабочих смен в год (для мясокомбината принимаем равным 500);
- сменный расход теплоты, Гдж/смену
- коэффициент эффективной загрузки установленных производственных мощностей предприятий (для мясокомбината принимаем равным 0,8).
=16,76*500*0,8=6704
Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения:
где - сменный расход теплоэнергии на нужды горячего водоснабжения, Гдж/смену
=103,5Ч500Ч0,8=41400
Годовой расход теплоэнергии на отопительные нужды:
где - сменный расход теплоэнергии на отопительные нужды для средней за отопительный период года температуры наружного воздуха
- продолжительность отопительного периода года, сутки;=198
- коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности водоподогревателей системы отопления в связи с применением режима «дежурного» отопления в нерабочие смены и выходные дни (принимаем равным 0,7).
=22,283Ч3Ч198Ч0,7=9265,2 годовой расход теплоэнергии на нужды вентиляции:
где - сменный расход теплоэнергии на отопительные нужды, ГДЖ/смену
Важной частью расчета СТ является определение диаметров теплопроводов, обеспечивающих необходимую пропускную способность соответствующих теплоносителей.
Внутренний диаметр паропровода dв определяется по формуле: dв=0,63ЧКЭ0,0475ЧД0,38/(RЛЧСХ)0,19, м
Rл-удельное линейное падение давления, принимается равным 110Па/м сх-плотность влажного насыщенного пара, кг/м3 сх=с`(1-x) с``*x, кг/м3 с` и с``-соответственно плотность кипящей воды и сухого насыщенного пара при определенном его давлении, кг/м3 с`=1/х`, кг/м3 х`=1,12 м3/кг с`=1/1,12=0,9 кг/м3 с``=1/х``, кг/м3 х``=0,243 м3/кг с``=1/0,243=4,115 кг/м3 х` и х`` - соответственно удельные объемы кипящей воды и сухого насыщенного пара, м3/кг х=0,9-степень сухого пара сх=0,9 (1-0,874) 4,115Ч0,874=3,7 кг/м3 dв=(0,63Ч(2Ч10-4)0,0475Ч46,90,38)/992,20,19(100Ч92,94)0,19=0,13 м dв =0,15 м и dн=0,159 м
Внутренние трубопроводы горячей воды рассчитывается по формуле: dв=[VГВЧ4/РЧWГВЧ3600]0.5 где Vгв - расход горячей воды для соответствующего трубопровода, м3/ч;
Wгв - скорость воды, м/с (принимается равной 2,0…2,4 м/с). dв=[67,15*4/3,14Ч2,2Ч3600]0.5=0,10 м=10 мм
6. Технико-экономические показатели СТ
Затраты теплоэнергии на технологические нужды и объективно необходимые для работы предприятий отрасли вспомогательные нужды существенно влияют на себестоимость производимой продукции, которая определяет ее конкурентоспособность с растущими объемами аналогичных видов молочных продуктов на продовольственном рынке.
Определение себестоимости теплоэнергии
Себестоимость теплоэнергии является экономическим показателем работы СТ. Она применяется для: - оценки эффективности работы собственного теплоцеха;
- определение энергетической составляющей издержек производства товарной продукции и расчета ее себестоимости;
- составления договоров на поставку теплоэнергии сторонним предприятиям.
Себестоимость теплоэнергии может быть отчетной по итогам работы СТ предприятия за прошедший год и плановой при ее прогнозировании на предстоящий год.
Себестоимость выработки 1ГДЖ теплоэнергии SQ: Годовые затраты на выработку теплоэнергии:
Стоимость топлива: ВФГОД-фактический расход топлива, т/год
ВФГОД=Вгод ?В, т/год
Вгод-расчетный расход топлива при режимах эксплуатации котлов, близких к номинальным параметрам, т/год.
?В-дополнительный расход топлива, составляет до 5% от расчетного расхода топлива.
SB-стоимость закупаемого топлива, руб./т.
ВФГОД=3029,25 т/год
Затраты на электрообеспечение СТ: Сэл=ЦЭЧWГОДЧSW, руб./год цэ-коэффициент, учитывающий оплату энергосберегающей организации лимитируемой заявленой установленной электрической мощности, принимаем равным 1,15.
Wгод= QГОДЧWQ, КВТЧЧ/год
Wгод-годовой расход электроэнергии, КВТ*ч/год
WQ-удельный расход электроэнергии на выработку теплоты, КВТЧЧ/ГДЖ, по приложению 23 WQ=2,6 КВТЧЧ/ГДЖ
Sw-тариф на электроэнергию для промышленных предприятий принимаем равной 3 руб./(КВТЧЧ).
Wгод=108494,45Ч2,6=282085,57 КВЧТЧ/год
Сэл=1,15Ч282085,57Ч4,2=1362473 руб./год
Стоимоть потребляемой в СТ воды: Св=VГОДЧSV, руб./год
Sv-тариф на воду для промышленных предприятии равен 16,46 руб./м3
Vгод-годовой расход воды, м3/год: Vгод=цv(Vгвгод Vхвгод), м3/год цv-коэффициент учитывающий ненормируемые потери воды, примим равным 1,1
Vгвгод-годовой расчетный расход горячей воды на нужды горячего
Дпкс(тн)-сменный возврат конденсата от технологических аппаратов, т/смену
Дпкс(тн)=29,26 т/год
Дгодк(тн)=29,26Ч500Ч0,8=11704 т/год
Дгодк(гв)-годовой возврат конденсата от водоподогреателей системы горячего водоснабжения, численно равен расходу пара на эти нужды, Дгодк(гв)=18411 т/год
Дгодк(от) - годовой возврат конденсата от водоподогреателей системы водянного отп