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.
ОГЛАВЛЕНИЕ
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 |
| 7 | |
| Жилые дома, | |
| Школа, | |
| Клуб, | |
| Баня, |
Таблица 2 Характеристика потребителей теплоты производственного сектора
| Наименование | Предпосл. цифра № зач.книжки |
| 9 | |
| 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 |
20 4 |
| Коровники: число голов | 70 |
Таблица 3 Вид топлива и объект для расчета трубопроводов
| 3-я цифра № зач.книжки | |
| 5 | |
| Топливо | Каменный уголь |
| Теплота сгорания | Qd
i =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 | 7 | -35 | -20 | 213 | -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
= qот ×Vн ×(tв - tн.о ) ×а; |
(1) |
| Фв
= qв ×Vн ×(tв. - tн.в ), |
(2) |
где qот
и qв
- удельная отопительная и удельная вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3
×К); применяется в зависимости от назначения и размеров здания.
Vн
- объем здания, м3
;
tв
- средняя расчетная температура воздуха, характерная для большинства помещений зданий, 0
С;
tн.о.
и tн.в.
- расчётная температура наружного воздуха для системы отопления и вентиляции, 0
С;
а - поправка на разность температур, 0
С.
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
=100×3=300 м3
—объем одного дома;
q0Т
=0,87 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tВ
=20°C (приложение 1 /1/);
tН.О.
= -35 0
С (по заданию);
а=0,54+22/(20-(-35))=0,94;
Фо=0,87×300×190×(20-(-35))×0,94=2563803 Вт.
Тепловая мощность на отопление общественных зданий:
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию школы:
qo
т
=0,41 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tВ
= 16°C(приложение 1 /1/);
tН.О.
= -35 С (по заданию);
а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;
VН
=3000×4=12000 м3
;
Ф0
=0,41×12000×(16-(-35))×0,971=243643,32 Вт;
qВ
=0,09 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tH
.
B
.
=-20 0
С (по заданию);
Фв=0,09×12000×( 16-(-20))=38880 Вт.
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию клуба:
qo
т
=0,43 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tB
=16°C (приложение 1 /1/);
tH
.О.
= -35°C (по заданию);
а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;
VН
= 300×4=1200 м3
;
Фот
=0,43×1200×(16-(-35))×0,98 =25552,8 Вт;
qВ
=0,29 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tH
.
B
=-20°C (по заданию);
Фв=0,29×5600×(16-(-20))=12528 Вт.
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию бани:
qo
т
=0,33 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tB
=25 °C(приложение 1 /1/);
tH
.О.
= -35°C (по заданию);
a=0,54+22/(25-(-35))=0,907;
VН
=35×3=105 м3
;
Фо=0,33×105×(25-(-35))×0,907=271081,77Вт;
qв
= 1,16 Вт/(м3
×К) (приложение11 /2/);
tн.в.
=-20 0
С (по заданию);
Фв
=1,16×105×(25-(-20))=5781 Вт
Тепловая мощность на отопление производственных зданий:
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию ремонтной мастерской:
qo
=0,61 Вт/(м3
×К) (приложение 12 /2/);
tВ
= 18°C(приложение 1 /1/);
tH
.0.
= -35 0
С (по заданию);
а=0,54+22/(18-(-35))=0,955;
VН
=1800×5=9000 м3
;
ФОТ
=0,61×9000×(18-(-35))×0,955=277876,35 Вт;
qB
=0,17 Вт/(м3
×К) (таблица 1, /2/);
tН.В.
=-20 0
С (по заданию);
Фв=0,17×9000×(18-(-21))=58140 Вт.
Тепловая мощность на отопление гаража:
qo
т
=0,64 Вт/(м3
×К) (таблица 1, /2/);
tВ
= 10 °C (страница 157, /1/);
tН.О.
= -35 С (по заданию);
а=0,54+22/(10-(-35))=1,03;
VH
=200×4=800 м3
;
ФОТ
=0,64×800×(10-(-35))×1,03=23731,2 Вт.
Суммарная тепловая мощность на отопление:
∑Ф0Т
= 2563803+243643,32 +25552,8 +271081,77+277876,35 +23731,2 =3405688,44 Вт
Суммарная тепловая мощность на вентиляцию:
∑Фв
=38880+1252+5781+58140=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 0
С
на одного человека g,л/сут;
По формуле (4) найдём Фср
г.в
для жилых зданий:
qг.в
=320 Вт для g= 85л/сут (рекомендация на стр.124/2/)
Вт.
По формуле (4) найдём Фср
г.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 0
С на горячее водоснабжение одного душа в час g=110 л/час с горячим водоснабжением (рекомендация на стр.124/2/);
Фг.в
=0,278×Vt
×ρв
×св
×(tг.в.
-tх.в.
), (5)
где Vt
– часовой расход горячей воды, м3
/ч;
rв
– 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=n×g×10-3
, (6)
где n– число душевых сеток;
g– расход воды на 1 душевую сетку, л/сут.
Фг.в.
=0,278×10×110×0,001×983×4,19×(65-5)=75571,2 Вт.
Тепловая мощность на горячее водоснабжение бани.
При среднем за отопительный период норме расхода воды при температуре 600
С на горячее водоснабжение одного посетителя g=120 л/сутки с горячим водоснабжением (рекомендация на стр.124/2/);
Для бань и предприятий общественного питания:
G=m×g×10-3
(7)
m- число посетителей равное числу мест в раздевальной;
m=50
По формуле (5) найдем Фср
г.в
:
Фср
г.в.
= 0,278×50×120×0,001×983×4,19×(65-5)= 412206,5 Вт.
Максимальный поток теплоты (в Вт), расходуемый на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(8) |
Фг.в.
max
=(2…2,4)×(672000+27740+75571,2 +412206,5)=
2612538,9
Вт.
В животноводческих помещениях максимальный поток теплоты (Вт), расходуемый на горячее водоснабжение (tг
=40…60 0
С), для санитарно-гигиенических нужд.
(9)
где b - коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течение суток; b= 2,5;
- массовая теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг, 0
С
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)
G- расход горячей воды м3
/ч
-плотность воды
-расчетная температура холодной воды принимаемая зимой -5 0
С
- расчетная температура горячей воды равная 60 0
С
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) |
=0,65×2612538,9 =1698150,3Вт
для производственных зданий:
| .
= 0,82 Фг.в. |
(12) |
=0,82×(6726,8+36903,9)=35777,2 Вт.
2.2.2 Тепловая мощность на технологические нужды.
| Фт.н
= 0,278×y×D× (h-p×hвоз ), |
Тепловую мощность системы теплоснабжения, Вт, на технологические нужды определяем по формуле:
где y- 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.
=cB
×tK
(13)
где: tK
- температура конденсата, принимаем равной температуре в обратном трубопроводе 70 0
С;
сВ
- теплоёмкость воды, сВ
=4,19 кДж/(кг×К);
hвоз.
=4,19×70=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
=0,278×0,65×540×(2600-0,7×293,3)=161828,4 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
Dсм.г.
По формуле (12) определяем Фт.н.г
Фт.н.г.
Фт.н
|
(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:
Фр
зим
= 1,2×(∑ФОТ
+∑Фвен
+∑Фг.в.
max
+∑Фт.н.
), (15)
для летнего периода
Фр
лет
=1,2×(Фг.в.лет
max
+∑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;
ζ - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (ζ=0,82 для производственных зданий и ζ=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 0
С, в обратном трубопроводе - 70 0
С. Если расчетная тепловая нагрузка Фр<5,8 МВт допускается применение в падающий магистрали воды с температурой 95... 1100
С 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 1,75×4=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
; (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, 0
С;
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/кг- для 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 0
С, закрытых - не ниже 70 0
С. 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 0
С/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)
D- расчетная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;
П- продувка 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, 0
С
- 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 производственно- отопительных 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)
h- высота загрузки катиона в фильтре, равная 2…3м
n- число 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 натрий- катионитовых фильтров используют раствор поваренной соли NaCl(6…8%).
Расход соли (кг) на одну регенерацию фильтра:
(32)
а- уднельный 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 (= 4,19×tк
, где tк
=70 °С).
Расход пара на собственные нужды принимается
Dсн
|
(36) |
Расход пара на деаэрацию потока подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора ДР2:
| (mпод.
- )×с×+×ho = mпод. ×c×tд , |
(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 0
С;
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
=∑Фк
р
-∑Фс.н.
, (27)
где: ∑ Фк
р
- 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.
=0,03×Фк
р
=0,03×6478149,8=194344,5 Вт;
Фсет
=6478149,8-194344,5 =6283805,3 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, 0
С;
Температуры tп
и t0
определяем по температурному графику (лист А1).
mп
=6283805,3 /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
=tд
×с=105×4,19=439,95 кДж/кг;
hп
- к.п.д. подогревателя (0,95...0,98).
Dп.с.в.
Температура подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса охладителя деаэрированной воды ОДВ:
Отсюда:
0
Температуру сетевой воды перед сетевыми насосами tсм
Преобразуя формулу (34) получим: tсм
|
(32) (33) |
tсм
=(0,3×49,8+18,44×70)/18,74=69,68 0
С.
Расход пара на сетевые подогреватели Dс.п.
определяется из уравнения теплового баланса вместе с охладителями конденсата ОК:
| Dсп.
× (ho - ) ×hп = mп. ×с ×(tп - tсм ), |
(36) |
где - энтальпия конденсата после охладителей ОК,
= tох
×с=30×4,19=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-mв ) × Dт + Dпр + Dсеп , |
(38) |
где mв
- коэффициент возврата конденсата, отдаваемого потребителям технологического пара (mв
=0,5...0,7), если же технологические процессы потребляют пар без возврата конденсата, например, кормоцех, то mв
=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.
=0,04×2,66=0,11 кг/с;
Dсеп.
=0,25×0,11=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
+mхов ×с×+Dпс × +(Dпсв +Dпхв )×+×+Dт ×mв с×= mп.в ×с×tд , |
(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),
= 4,19×70=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)
q- удельная теплота сгорания топлива, по заданию для каменного угля:=21000 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.