Проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения
Рассчитать по удельным показателям расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для объектов, указанных в таблицах 1 и 2 и годовой расход теплоты. При расчете принять: расчетно-климатические условия по последней цифре номера зачетной книжки по таблице 4; высоту помещений ремонтной мастерской -5 м, школы, клуба и гаража — 4 м, остальных объектов — 3 м; давление и температуру… Читать ещё >
Проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»
Факультет: Энергетический Кафедра: АТД и Т Специальность: Электрификация и автоматизация с/х
КУРСОВАЯ РАБОТА
" Проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения"
Мухамедьяров Ильнур Равилович
Форма обучения: очная Курс, группа: АХ 301/1
" К защите допускаю"
Руководитель:
Динисламов М. Г.
Уфа 2009
РЕФЕРАТ
Курсовой работа включает в себя 24 страницы расчётно-пояснительной записки, 1 лист графического материала формата А1.
Объектом работы является проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения.
Расчётно-пояснительная записка включает в себя: расчет тепловых нагрузок, выбор источника теплоснабжения, определение годовых расходов теплоты и топлива, регулирование отпуска теплоты, подбор питательных устройств и сетевых насосов, расчёт водоподготовки, тепловую схему котельной, компоновку котельной и расчёт технико-экономических показателей производства теплоты.
Графическая часть курсовой работы, содержит тепловую схему с указанием всего оборудования, участвующего в тепловом процессе, графики годовой тепловой нагрузки и температур воды в тепловой сети.
1. Задание
2. Расчет тепловой нагрузки
2.1 Определение расчетной тепловой мощности на отопление и вентиляцию
2.2 Расход теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды
3. Выбор теплоносителя
4. Подбор котлов
5. Годовой расход топлива
6. Регулирование отпуска теплоты котельной
7. Подбор питательных устройств и сетевых насосов
8. Расчет тепловой схемы котельной
9. Технико-экономические показатели производства тепловой энергии Библиографический список
1. Задание
1. Рассчитать по удельным показателям расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для объектов, указанных в таблицах 1 и 2 и годовой расход теплоты. При расчете принять: расчетно-климатические условия по последней цифре номера зачетной книжки по таблице 4; высоту помещений ремонтной мастерской -5 м, школы, клуба и гаража — 4 м, остальных объектов — 3 м; давление и температуру пара по предпоследней цифре номера зачетной книжки.
2. Выбрать тип и количество котлов в котельной, определить максимальный часовой расход топлива. Вид топлива принять по таблице 3.
3. Рассчитать внутренний диаметр трубопроводов теплотрассы для отопления объекта, указанного в таблице 3.
Таблица 1 Характеристика потребителей теплоты жилого сектора
Название | Последняя цифра № зач. книжки | |
Жилые дома, | ||
Школа, | ||
Клуб, | ||
Баня, | ||
Таблица 2 Характеристика потребителей теплоты производственного сектора
Наименование | Предпосл. цифра № зач. книжки | |
Ремонтная мастерская, тыс. м2 | 1,8 | |
Давление пара, МПа | 0,2 | |
— расход пара, кг/с | 0,15 | |
— расход гор. воды, кг/с | 0,16 | |
температура пара, °С | ; | |
Степень сухости пара, х | 0,95 | |
Гараж, тыс. м2 | 0,2 | |
Число автомобилей: — грузовых — легковых | ||
Коровники: число голов | ||
Таблица 3 Вид топлива и объект для расчета трубопроводов
3-я цифра № зач. книжки | ||
Топливо | Каменный уголь | |
Теплота сгорания | Qdi=21МДж/нм3 | |
Объект | Жилые дома | |
Таблица 4 Расчётно-климатические условия
Населён-ный пункт | Последняя цифра № зач. книжки | Темп. воздуха наиболее холодной пятидневки, tн.в, °С. | Темп. Вентиляци-онная, tн.в, °С | Продолжительность отно-сительного периода со средне суточная темп., °С | Средняя скорость ветра | ||
h, сут. | tср.о | ||||||
Уфа | — 35 | — 20 | — 5,9 | 3,5 | |||
2. Расчёт тепловой нагрузки
2.1 Определение расчетной тепловой мощности на отопление и вентиляцию
Определение расчётной тепловой мощности на отопление и вентиляцию, в Вт:
Ф0 = qотVн(tв — tн.о) а; | (1) | |
Фв = qвVн(tв. — tн.в), | (2) | |
где qот и qв — удельная отопительная и удельная вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3К); применяется в зависимости от назначения и размеров здания.
Vн — объем здания, м3;
tв — средняя расчетная температура воздуха, характерная для большинства помещений зданий, 0С;
tн.о. и t н.в. — расчётная температура наружного воздуха для системы отопления и вентиляции, 0С;
а — поправка на разность температур, 0С.
a=0,54+22/(tВ— tНО) (3)
Тепловая мощность на отопление жилых домов:
принимаем площадь одного жилого дома S=100 м2, тогда количество домов равно 190;
VН=1003=300 м3 —объем одного дома;
q0Т=0,87 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tВ=20°C (приложение 1 /1/);
tН.О.= -35 0С (по заданию);
а=0,54+22/(20-(-35))=0,94;
Фо=0,8 730 0190(20-(-35))0,94=2 563 803 Вт.
Тепловая мощность на отопление общественных зданий:
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию школы:
qoт=0,41 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tВ = 16 °C (приложение 1 /1/);
tН.О.= -35 С (по заданию);
а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;
VН=30 004=12000 м3;
Ф0=0,411 2000(16-(-35))0,971=243 643,32 Вт;
qВ=0,09 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tH.B.=-20 0С (по заданию);
Фв=0,91 2000(16-(-20))=38 880 Вт.
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию клуба:
qoт=0,43 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tB=16°C (приложение 1 /1/);
tH.О.= -35°C (по заданию);
а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;
VН= 3004=1200 м3;
Фот=0,43 1200(16-(-35))0,98 =25 552,8 Вт;
qВ=0,29 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tH.B=-20°C (по заданию);
Фв=0,29 5600(16-(-20))=12 528 Вт.
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию бани:
qoт=0,33 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tB=25 °C (приложение 1 /1/);
tH.О.= -35°C (по заданию);
a=0,54+22/(25-(-35))=0,907;
VН=353=105 м3;
Фо=0,33105(25-(-35))0,907=271 081,77Вт;
qв= 1,16 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);
tн.в. =-20 0С (по заданию);
Фв=1,16105(25-(-20))=5781 Вт Тепловая мощность на отопление производственных зданий:
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию ремонтной мастерской:
qo=0,61 Вт/(м3К) (приложение 12 /2/);
tВ = 18 °C (приложение 1 /1/);
tH.0.= -35 0С (по заданию);
а=0,54+22/(18-(-35))=0,955;
VН =18 005=9000 м3;
ФОТ=0,61 9000(18-(-35))0,955=277 876,35 Вт;
qB=0,17 Вт/(м3К) (таблица 1, /2/);
tН.В.=-20 0С (по заданию);
Фв=0,17 9000(18-(-21))=58 140 Вт.
Тепловая мощность на отопление гаража:
qoт=0,64 Вт/(м3К) (таблица 1, /2/);
tВ= 10 °C (страница 157, /1/);
tН.О.= -35 С (по заданию);
а=0,54+22/(10-(-35))=1,03;
VH=2004=800 м3;
ФОТ=0,64800(10-(-35))1,03=23 731,2 Вт.
Суммарная тепловая мощность на отопление:
?Ф0Т= 2 563 803+243643,32 +25 552,8 +271 081,77+277 876,35 +23 731,2 =3 405 688,44 Вт Суммарная тепловая мощность на вентиляцию:
?Фв=38 880+1252+5781+58 140=104053 Вт.
2.2 Расход теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды
Определение расходов теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды
2.2.1 Расход теплоты на горячее водоснабжение:
Средний тепловой поток на горячее водоснабжение Фг. в.ср (в Вт), жилых и общественных зданий в отопительный период определяется:
(4)
m — расчётное количество населения обслуживаемого системой горячего водоснабжения;
qг. в. — укрупненный показатель среднего теплового потока, Вт, на горячее водоснабжение на одного человека. Принимается в зависимости от среднесуточной за отопит. период нормы расхода воды при температуре 60 0С на одного человека g, л/сут;
По формуле (4) найдём Фсрг.в для жилых зданий:
qг.в=320 Вт для g= 85л/сут (рекомендация на стр.124/2/)
Вт.
По формуле (4) найдём Фсрг.в для школ:
qг.в=146 Вт для g= 40л/сут (рекомендация на стр.124/2/)
Вт Тепловая мощность на горячее водоснабжение клуба:
При среднем за отопительный период норме расхода, воды при температуре 60 0С на горячее водоснабжение одного душа в час g=110 л/час с горячим водоснабжением (рекомендация на стр.124/2/);
Фг.в =0,278Vtсвсв(tг. в.-tх.в.), (5)
где Vt — часовой расход горячей воды, м3/ч;
в — плотность воды (983 кг/м3), (124/1/);
Cв — удельная массовая теплоемкость воды, уравненная 4,19 кДж/(кг К).
Для душевых помещений из расчета одновременной работы всех душевых сеток в течение 1 часа в сутки:
G=ng10-3, (6)
где n — число душевых сеток;
g — расход воды на 1 душевую сетку, л/сут.
Фг. в. =0,278 101 100,0019834,19(65−5)=75 571,2 Вт.
Тепловая мощность на горячее водоснабжение бани.
При среднем за отопительный период норме расхода воды при температуре 600С на горячее водоснабжение одного посетителя g=120 л/сутки с горячим водоснабжением (рекомендация на стр.124/2/);
Для бань и предприятий общественного питания:
G=mg10-3 (7)
mчисло посетителей равное числу мест в раздевальной;
m=50
По формуле (5) найдем Фсрг.в:
Фсрг. в.= 0,278 501 200,0019834,19(65−5)= 412 206,5 Вт.
Максимальный поток теплоты (в Вт), расходуемый на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(8) | ||
Фг.в.max =(2…2,4)(672 000+27740+75 571,2 +412 206,5)=2 612 538,9 Вт.
В животноводческих помещениях максимальный поток теплоты (Вт), расходуемый на горячее водоснабжение (tг=40…60 0С), для санитарно-гигиенических нужд.
(9)
где — коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течение суток; = 2,5;
— массовая теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг, 0С
m — число животных данного вида в помещении;
g — норма среднесуточного расхода горячей воды на одно животное, кг (принимают для коров молочных пород 15 кг.)
Фг. в.= Вт Максимальный поток на горячее водоснабжение ремонтных мастерских:
(10)
Gрасход горячей воды м3 /ч
— плотность воды
— расчетная температура холодной воды принимаемая зимой -5 0С
— расчетная температура горячей воды равная 60 0С Вт Поток теплоты, Вт, расходуемый на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному снижается и определяется по следующим формулам:
для жилых и общественных зданий:
= 0,65 Фг. в. | (11) | |
=0,652 612 538,9 =1 698 150,3Вт для производственных зданий:
. = 0,82 Фг. в. | (12) | |
=0,82(6726,8+36 903,9)=35 777,2 Вт.
2.2.2 Тепловая мощность на технологические нужды.
Фт.н = 0,278D (h-phвоз), | ||
Тепловую мощность системы теплоснабжения, Вт, на технологические нужды определяем по формуле:
где — коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6…0,7;
D — расход теплоносителя, кг/ч;
р — коэффициент возврата конденсатора или обратной воды, принимаемый равным 0,7;
h и hвоз. — энтальпия теплоносителя и возвращаемого конденсатора или обратной воды, кДж/кг.
hвоз.=cBtK (13)
где: tK — температура конденсата, принимаем равной температуре в обратном трубопроводе 70 0С;
сВ— теплоёмкость воды, сВ=4,19 кДж/(кгК);
hвоз.=4,1970=293,3 кДж/кг.
Тепловая мощность на технологические нужды ремонтной мастерской:
Энтальпия пара при р=0,2 МПа и при степени сухости пара 0,95 (по h, s — диаграмме)
h=2600 кДж/кг;
По формуле (12) найдём Фт.н.рм:
Фт.н.рм=0,2780,65540(2600−0,7293,3)=161 828,4 Вт.
Тепловая мощность на технологические нужды гаража Расход смешанной воды для автогаражей:
где n — число автомобилей, подвергающихся мойке в течении суток; g — среднегодовой расход воды на мойку одного автомобиля, кг/сут. Для легковых автомобилей g = 160 кг/сут, для грузовых — g = 230 кг/сут. Dсм.л=4160/24=26,67 кг/ч. Dсм. г.=20 230/24=191,67кг/ч. По формуле (12) определяем Фт.н.г: Фт.н.г.=0,2780,65(26,67 +191,67)(2800−0,7293,3)=150 410,4 Вт. Фт.н= Фт.н.г+ Фт.н.рм=150 410,4+161 828,4=312 238,8 Вт | (14) () | |
Расчетная суммарная мощность котельной:
Расчётную тепловую нагрузку на котельную, Вт, подсчитывают отдельно для зимнего и летнего периода годов по расчётным расходам тепловой мощности каждым объектом, включенным в систему централизованного теплоснабжения: для зимнего периода:
Фрзим= 1,2(?ФОТ+?Фвен+?Фг.в.max+?Фт.н.), (15)
для летнего периода Фрлет=1,2(Фг.в.летmax+?Фт.н), (16)
где: ?Фот,?Фвен,?Фг. в.max+?Фт.н -максимальные потоки теплоты на отопление, вентиляцию, горячего водоснабжение и технологические нужды, (в Вт);
1,2 — коэффициент запаса, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной, теплопотери в тепловых сетях;
ж — коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (ж=0,82 для производственных зданий и ж=0,65 для жилых и общественных зданий).
Вт.
Вт.
3. Выбор теплоносителя
Согласно СНиП 2.04.07−86 «Тепловые сети» при теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, и если возможно, для технологических нужд в качестве теплоносителя используется вода.
Температура воды в падающей магистрали принимается равной 150 0С, в обратном трубопроводе — 70 0С. Если расчетная тепловая нагрузка Фр<5,8 МВт допускается применение в падающий магистрали воды с температурой 95… 1100С в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.
Если для технологических нужд необходим пар, то в производственных зданиях и сооружениях при соответствующем технико-экономическом обосновании его можно использовать в качестве единого теплоносителя. В отопительно-производственных котельных допускается применение двух теплоносителей: воды и пара.
Подбор котлов
Фуст=Фр= Вт Учитывая величину Фуст и необходимость в технологическом паре, выбираем для котельной котлы ДКВР. Зная что тепловая мощность котла ДКВР-2,5−13 при работе на угле состовляет 1,75 МВт (см. таблица 9 /2/), принимаем котельную с четырьмя котлами ДКВР-2,5−13 с общей тепловой мощностью 1,754=7 МВт Так как в летний период максимальная тепловая нагрузка, равна Вт Что как раз соответствует тепловой мощности одного котла ДКВР-2,5−13, работающего с допустимой перегрузкой до 25
Характеристики котла ДКВР-2,5−13:
5. Годовой расход топлива
Годовой расход тепла на отопление:
; (17)
Где — суммарный максимальный расход тепла на отопление, Вт
tв— средняя расчетная по всем потребителям температура внутреннего воздуха (16…180 С);
tн— расчетная отопительная температура наружного воздуха, 0С;
tо.п— средняя температура наружного воздуха за отопительный период, сут.
nот— продолжительность отопительного периода, сут.
Годовой расход тепла на вентиляцию:
(18)
tн.в— расчетная зимняя вентиляционная температура
zв— усредненное за отопительный период среднесуточное число работы системы вентиляции; при отсутствии данных принимают zв=16ч.
Годовой расход тепла на горячее водоснабжение:
(19)
— коэффициент, учитывающий снижение часового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему. Для жилых и общественных зданий =0,65, для производственных =0,82;350- число суток
в году работы системы горячего водоснабжения.
Годовой расход тепла на технологические нужды:
(20)
Общий годовой расход тепла:
Годовой расход топлива подсчитываем по формуле:
(21)
— низшая теплота сгорания рабочего топлива (кДж/кгдля твердого и жидкого топлива кДж/м3— для газообразного топлива)
Для каменного угля ;
— средний КПД котельной (при работе на твердом топливе =0,6,на жидком и газообразном- =0,8);
6 Регулирование отпуска теплоты котельной
В системах теплоснабжения сельскохозяйственных объектов основной является тепловая нагрузка систем отопления. Поэтому при применении водяных тепловых сетей применяют качественное регулирование подачи теплоты на основании температурных графиков, с помощью которых определяют зависимость температуры воды в трубопроводах тепловых сетей от температуры наружного воздуха при постоянном расходе.
При наличии систем горячего водоснабжения температур воды в подающем трубопроводе открытых систем теплоснабжения принимают не ниже 60 0С, закрытых — не ниже 70 0С. Поэтому температурный график для падающий линии имеет точку излома С, левее которой tп=const.
Минимальная температура обработанной воды определяется, если через точку С провести вертикальную линию до пересечение с графиком обратной воды. Масштаб построения mt=0,23 0С/мм.
7. Подбор питательных устройств и сетевых насосов
Для паровых котлов с избыточным давлением пара свыше 68,7 кПа устанавливают конденсатные и питательные баки. Конденсат конденсатными насосами перекачивается из конденсатных в питательные баки, расположенные на высоте 3…5 м от чистого пола. В эти баки подается также химически может выполнить резервуар термического деаэратора, объем которого должен быть равен 2/3 Vп.б
Вместимость питательных баков (м3) из расчета часового запаса воды
Vп.б. =, (22)
— расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.
Вместимость конденсатных баков:
Vк.б. =, (23)
где — коэффициент возвращаемого конденсата, =0,7 (стр.131/1/);
— расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.
Расход питательной воды найдем по формуле:
(24)
Dрасчетная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;
Ппродувка котлов, %(при питании котлов химически очищенных водой П=0,5…3,0%);
Вместимость питательных баков:
Вместимость конденсатных баков:
Vк.б. = ,
Подача конденсатного насоса (м3/ч) должна быть равна часовому объему конденсата Vк.б а напор создаваемый насосом принимают 150…200кПа.
Выбираю центробежный насос 1,5К-6 (приложение 21/1/): подача 6 м3/ч; развиваемое давление 199 кПа; КПД=50%.
Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях устанавливают два сетевых насоса с электроприводом (один из них резервный). Производительность насоса, м3/ч, равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:
(25) | ||
где — расчетная тепловая нагрузка, покрываемая водой, (в Вт);
— плотность обратной воды, кг/м3, =977,8 кг/м3 (132/1/),
и — расчетный температуры прямой и обратной воды, С.
Тепловая нагрузка, покрываемая паром, Вт
Вт
— тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды (подогрев и диарация воды, отопление вспомогательных помещений и др.)
(26)
Вт
Ориентировочно принимаем напор развиваемый сетевым насосом:
;
Выбираем два центробежных насоса 4КМ-12 (приложение 21/1/): подача 65 м3/ч; развиваемое давление 370 кПа; КПД=75%.
Подпиточные насосы компенсируют разбор воды из открытых тепловых сетей на горячее водоснабжение и технологические нужды, а также восполняют утечки сетевой воды, состовляющие 1…2% ее часового расхода.
Количество подпиточных насосов должно быть не менее двух. Устанавливают подпиточные насосы перед сетевыми насосами во всасывающую линию для обеспечения давления в обратной магистрали.
Подача подпиточного насоса (м /ч)
(27)
— расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, Вт
— часть расчетной технологической нагрузки, покрываемой теплоносителем, Вт
и — расчетные температуры горячей и холодной воды, 0С
— плотность подпиточной воды, можно принять равной кг/м3,
Ориентировочно принимаем напор развиваемый подпиточными насосами:
Выбираем насос 3КМ-6 (приложение 21/1/): подача 45 м3/ч; развиваемое давление 358 кПа; КПД=70%. Устанавливают подпиточные насосы перед сетевыми насосами во всасывающую линию для обеспечения давления в обратной магистрали
Мощность, кВт, на привод центробежного насоса с электродвигателем,
N = | (28) | |
где Vt — производительность насоса, м3/ч; Рн — давление, создаваемое насосом, кПа; - к.п.д. насоса.
Для насоса 1,5К-6:
N= кВт,
Для насоса 4КМ-12:
N= кВт,
Для насоса 3КМ-6:
N=кВт
Расчет водоподготовки
В производственноотопительных котельных получила распространение докотловая обработка воды в натрий-катионитовых фильтрах с целью ее умягчения. Объем катионита (м3), требующийся для фильтров,
; (29)
— расчетный расход исходной вод, м3/ч
— период между регенерациями катионита (принимаем равной 8…24ч)
— общая жескость исходной воды, мг•экв/ м3 (рекомендация на стр. 133/1/)
— обменная способность катионита, г• экв/ м3 (для сульфоугля Е=280…300, г• экв/ м3);
(30)
— расход исходной воды, м3/ч (для паровой котельной)
Расчетная площадь поперечного сечения одного фильтра:
(31)
hвысота загрузки катиона в фильтре, равная 2…3м
nчисло рабочих фильтров (1…3)
По таблице 4.3 стр.134/1/подбираем фильтры с площадью поперечного сечения с запасом в сторону увеличенияА=0,39 м2
Далее определяем фактический межрегенерационный период (ч) и число регенераций каждого фильтра в сутки:
Число регенераций в сутки по всем фильтрам:
Для регенерации натрийкатионитовых фильтров используют раствор поваренной соли NaCl (6…8%).
Расход соли (кг) на одну регенерацию фильтра:
(32)
ауднельный расход поваренной соли равный 200г/(г•экв.).
Суточный расход соли по всем фильтрам:
8. Расчет тепловой схемы паровой котельной
Один из возможных вариантов принципиальной тепловой схемы котельной, работающей на открытые тепловые сети, представлен на рис. 4.
Вырабатываемый в котле К пар используется для подогрева сетевой воды в подогревателе ПС (Дпс). Конденсат этого пара через охладитель конденсата ОК подается в деаэратор питательной воды ДР 1. В этот же деаэратор поступает конденсат греющего пара подогревателя сырой воды ПСВ и подогревателя химочищенной воды ПХВ, а также добавка химочищенной воды mхов и отсепарировавшийся пар из расширителя непрерывной продувки СНП. Небольшой расход пара необходимый для подогрева этих потоков до 102…104 С, подается в деаэратор Др1 через редукционную установку РУ. Подпитка тепловой сети осуществляется деаэрированной водой, подаваемой насосом сырой воды НСВ через ПСВ, химводочистку ХВО, охладитель деаэрированной воды ОДВ в деаэратор ДР2 и оттуда подпиточным насосом НПод подпиточным насосом в обратную магистраль перед сетевым насосом НС. Некоторое количество редуцированного пара используется на нагрев подпиточной воды в деаэраторе ДР2 (), на технологические нужды (Dт), на паровое отопление ()и на собственные нужды (Dсн).
В задачу расчета тепловой схемы паровой котельной входит определение расходов, температур и давлений теплоносителей (пара и воды) по их потокам в пределах установки, а также суммарной паропроизводительности котельной.
Do = Dт + Dсн + + + Dпсв + Dпхв + Dсп. (33)
Расход пара на технологические нужды:
Dт = | (34) | |
где — тепловая мощность, отпускаемая технологическим потребителям, кВт;
— энтальпия пара, кДж/кг (определяется по давлению и по температуре для перегретого пара или же по давлению (температуре) насыщения и по степени сухости пара).
Dт =
Расход пара на отопление производственных помещений, если отопление паровое:
(35) | ||
где — тепловая мощность, идущая на отопление производственных помещений, кВт;
— тепловая мощность, идущая на вентиляцию производственных помещений, кВт;
— энтальпия возвращаемого конденсата (= 4,19tк, где tк=70 С).
Расход пара на собственные нужды принимается
Dсн=0,050 Dотп | (36) | |
Расход пара на деаэрацию потока подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора ДР2:
(mпод. —)с+ho = mпод. ctд, | (25) | |
где — температура воды на входе в деаэратор ДР2, (=80…85 С);
tд — температура деаэрированной воды, равная температуре насыщенного пара в деаэраторе при рд=0,12 МПа, определяем tд=105 0С;
ho — энтальпия пара, вырабатываемого котлом, кДж/кг, при р=0,2 МПа h0=2600 кДж/кг (по h, d — диаграмме).
= | (26) | |
Определяем тепловую мощность, передаваемой по тепловой сети:
Фсет=?Фкр-?Фс.н., (27)
где:? Фкр — расчетная тепловая мощность котельной, (Вт);
?Фс.н — тепловая мощность, потребляемая на собственные нужды, Вт. Предварительно принимается до 3% от общей тепловой мощности котельной установки.
Фс.н.=0,03Фкр =0,36 478 149,8=194 344,5 Вт;
Фсет =6 478 149,8−194 344,5 =6 283 805,3 Вт.
Расход воды в подающей сети:
(28)
где: tп — температура прямой сетевой воды на выходе из котла, °С;
t0 — температура обратной сетевой воды на входе в котел, 0С;
Температуры tп и t0 определяем по температурному графику (лист А1).
mп=6 283 805,3 /4,19(150−70)=18,74 кг/с.
Расход подпиточной воды при закрытом режиме тепловой сети:
mпод=(0,01…0,03)mп (29)
mпод =(0,01 …0,03)18,74 =0,1874…0,5622 кг/с, принимаем mпод=0,3 кг/с.
Расход воды в обратной тепловой сети:
mо= mп— mпод, (30)
mо=18,74−0,3=18,44 кг/с.
По формуле (26) определяем :
Расход пара для подогрева сырой воды Dпсв. до температуры 25…30 С перед химводочисткой определяется из уравнения теплового баланса ПСВ:
Dпсв. = | (31) | |
где tх — температура исходной воды (зимой 5 С, летом 15 С);
hк — энтальпия конденсата при рк=0,12 МПа, hк=tдс=1054,19=439,95 кДж/кг;
п — к.п.д. подогревателя (0,95…0,98).
Dп.с.в. =0,34,19(30−5)/(2600−439,95)0,96=0,015 кг/с. Температура подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса охладителя деаэрированной воды ОДВ: mпод. с (tд— tпод.) п = (mпод. —) (- tг) с, 2.50 Отсюда: tпод. =, 2.51 0С Температуру сетевой воды перед сетевыми насосами tсм определяем из уравнения теплового баланса точки смешения подпиточной и сетевой воды: mпод. с tпод. + mо с tо = mп с tсм, (34) 2.52 Преобразуя формулу (34) получим: tсм = (35) | (32) (33) | |
tсм =(0,349,8+18,4470)/18,74=69,68 0С.
Расход пара на сетевые подогреватели Dс.п. определяется из уравнения теплового баланса вместе с охладителями конденсата ОК:
Dсп. (ho —) п = mп. с (tп — tсм), | (36) | |
где — энтальпия конденсата после охладителей ОК,
= tохс=304,19=125,7 кДж/кг.
Давление греющего пара принимается в ПС исходя из того, что температура насыщения его на 10…15 С выше, чем tп.
Из уравнения (36) находим:
Dс.п. = | (37) | |
Расход химочищенной воды на подпитку тепловой схемы котельной, mх.в.о рассчитывается на компенсацию потерь пара и воды в схеме котельной:
mх.в.о = Dсн.+(1-в) Dт + Dпр + Dсеп, | (38) | |
где в — коэффициент возврата конденсата, отдаваемого потребителям технологического пара (в=0,5…0,7), если же технологические процессы потребляют пар без возврата конденсата, например, кормоцех, то в=0;
Dпр — расход воды на продувку котла, Dпр = (0,03…0,05) Dс.п., кг/с;
Dсеп — количество пара, отсепарированного в расширителе СНП непрерывной продувки, направляемый в деаэратор ДР 1,
Dсеп = (0,2…0,3) Dпр.
Dпр.=0,042,66=0,11 кг/с;
Dсеп.=0,250,11=0,028 кг/с;
По формуле (38) определяем mх.в.о:
mх.в.о=0,0078 +(1−0,6)0,062+0,11+0,028=0,17 кг/с.
Расход греющего пара на деаэратор питательной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора:
ho+mховс+Dпс +(Dпсв+Dпхв)++Dт вс= mп.всtд, | (39) | |
где — температура возвращенного конденсата технологического пара (= 40…70 С);
mп.в — расход питательной воды в котле, рассчитанный на выработку пара Dок с учетом продувки котла:
mп.в = Dсп + Dпр, | (40) | |
mп.в=2,66+0,11=2,77 кг/с.
— энтальпия конденсата после отопительных приборов
= 4,19 tк, | (41) | |
(tк можно принять равной 70 С),
= 4,1970=293,3 кДж/кг,
После преобразования уравнения (38) находим:
= | (42) | |
Определяем паропроизводительность котельной из уравнения (21): Do = Dт + Dсн + + + Dпсв + Dпхв + Dсп.
Do= 0,062+0,156+0,0078+0,011+0,29+0,015 +0+2,66=2,97 кг/с.
N=
9. Технико-экономические показатели производства тепловой энергии
Работа котельной оценивается ее технико-экономическими показателями.
1. Часовой расход топлива (кг/ч):
(43)
qудельная теплота сгорания топлива, по заданию для каменного угля:=21 000 кДж/кг;
— к.п.д. котельного агрегата, — при работе на твердом топливе (приложение 14/1/);
2. Часовой расход условного топлива (кг/ч):
(44)
3. Годовой расход топлива (т или тыс. м3):
(45)
где Qгод — годовой расход теплоты, ГДж/год.
т.
4. Годовой расход условного топлива (т или тыс. м3):
(46)
т.
5. Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс. м3/ГДж):
т/ГДж. (46)
6. Удельный расход условного топлива (т/ГДж или тыс. м3/ГДж):
т/ГДж.
7. Коэффициент использования установленной мощности котельной:
(47)
где Фуст — суммарная тепловая мощность котлов, установленных в котельной, МВт;
8760 — число часов в году.
Библиографический список
1) А. А. Захаров «Практикум по применению и теплоснабжению в с/х» — М.: Колос, 1995. 176с.:ил.
2) А. А. Захаров «Применение тепла в с/х» — 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1980. 311с.
3) Д. Х. Мигранов «Методические указания к выполнению расчетно-графических работ» — Уфа: БГАУ, 2003.
4) Драганов Б. Х. и др. «Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве» .- М.: Агропромиздат, 1990. 463с.: ил.