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
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
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),--PAGE_BREAK--
(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, 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=100×3=300 м3 —объем одного дома;
q0Т=0,87 Вт/(м3×К) (приложение11 /2/);
tВ=20°C (приложение 1 /1/);
tН.О.= -35 0С (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:
qoт=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 0С (по заданию);
Фв=0,09×12000×( 16-(-20))=38880 Вт.
Тепловая мощность на отопление и вентиляцию клуба:
qoт=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:
qoт=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 0С (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 0С (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 0С (по заданию);
Фв=0,17×9000×(18-(-21))=58140 Вт.
Тепловая мощность на отопление гаража:
qoт=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 0С продолжение
--PAGE_BREAK--
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 =0,278×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 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=m×g×10-3 (7)
m — число посетителей равное числу мест в раздевальной;
m=50
По формуле (5) найдем Фсрг.в:
Фсрг.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 0С), 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,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)
G — расход 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)
/>=0,65×2612538,9 =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 0С;
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. продолжение
--PAGE_BREAK--
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=4×160/24=26,67 кг/ч.
Dсм.г.=20×230/24=191,67кг/ч.
По формуле (12) определяем Фт.н.г:
Фт.н.г.=0,278×0,65×(26,67 +191,67)×( 2800-0,7×293,3)=150410,4 Вт.
Фт.н= Фт.н.г+ Фт.н.рм=150410,4+161828,4=312238,8 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;
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 0С, в обратном трубопроводе — 70 0С. Если расчетная тепловая нагрузка Фр
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 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, 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 /> ; продолжение
--PAGE_BREAK--
/>— 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)
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, 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 производственно- отопительных котельных получила распространение докотловая обработка воды в натрий-катионитовых фильтрах с целью ее умягчения. Объем катионита (м3), требующийся для фильтров,
/>; (29) продолжение
--PAGE_BREAK--
/>-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=0,050× Dотп
/>
(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 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. /> продолжение
--PAGE_BREAK--
Фс.н.=0,03×Фкр =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, 0С;
Температуры tп и t0определяем 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. =0,3×4,19×(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.) × hп = (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 =(0,3×49,8+18,44×70)/18,74=69,68 0С.
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 ×mвс×/>= 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. продолжение
--PAGE_BREAK--
/>— 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
А.А.Захаров «Практикум по применению и теплоснабжению в с/х» — М.: Колос, 1995.- 176с.: ил.
А.А. Захаров «Применение тепла в с/х» — 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Колос, 1980.- 311с.
Д.Х. Мигранов «Методические указания к выполнению расчетно-графических работ» — Уфа: БГАУ, 2003.
Драганов Б.Х. и др. «Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве».- М.: Агропромиздат, 1990.- 463с.: ил.