Проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения

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 = 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=0,87300190(20-(-35))0,94=2563803 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=30004=12000 м3;

Ф0=0,4112000(16-(-35))0,971=243643,32 Вт;

qВ=0,09 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);

tH.B.=-20 0С (по заданию);

Фв=0,0912000( 16-(-20))=38880 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=0,431200(16-(-35))0,98 =25552,8 Вт;

qВ=0,29 Вт/(м3К) (приложение11 /2/);

tH.B=-20°C (по заданию);

Фв=0,295600(16-(-20))=12528 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=271081,77Вт;

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 =18005=9000 м3;

ФОТ=0,619000(18-(-35))0,955=277876,35 Вт;

qB=0,17 Вт/(м3К) (таблица 1, /2/);

tН.В.=-20 0С (по заданию);

Фв=0,179000(18-(-21))=58140 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=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

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 =0,278Vtρвсв(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. =0,278101100,0019834,19(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=mg10-3 (7)



m- число посетителей равное числу мест в раздевальной;

m=50

По формуле (5) найдем Фсрг.в:

Фсрг.в.= 0,278501200,0019834,19(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  - 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)

	

	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)

	

	=0,652612538,9 =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 = 0,278D (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)=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=4160/24=26,67 кг/ч.

	Dсм.г.=20230/24=191,67кг/ч.

	По формуле (12) определяем Фт.н.г:

	Фт.н.г.=0,2780,65(26,67 +191,67)( 2800-0,7293,3)=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<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/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 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)

	

	-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 (= 4,19tк, 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 =0,036478149,8=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 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=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)

	

	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.

1