Общее потребление пара и теплоты на нужды предприятия в сезон переработки сырья

Д_пот = Д_тн+ Д_вен+ Д_от+ Д _гв

Д_пот = 14 + 86,5 + 7,71 + 4,46 = 112,67 т/см

Q_пот = Q_тн+ Q_вен+ Q_от+Qгв

Q_пот = 29,3 + 198,15 + 16,65 + 9,99 = 254,09 ГДж/см

3.5 Расход пара и теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства: , т/см., , ГДж/см.

Дсн = βсн · Д_пот = 0,06 · 112,67 = 6,7 т/см.

Qсн =βсн · Q_пот = 0,06 · 254,09 = 15,24 ГДж/см.

Где -доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной и топливного хозяйства (для котельных, работающих на мазуте, равна 0.06…0.08)

Режимы потребления теплоты.

4.1 Расход горячей воды по предприятию, м /ч:

где - коэффициент неравномерности потребления горячей воды предприятием.

	Часовые интервалы
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,57	0,64	0,9	0,92	0,8	0,77	1,0	0,91

V_гв^8-9 = (698,9 - 15) · 0,57 / 6,51 = 59,88 м /ч

V_гв^9-10 = (698,9 – 15) · 0,64 / 6,51 = 67,23 м /ч

V_гв^10-11 = ( 698,9 – 15) · 0,9 / 6,51 = 94,5 м /ч

V_гв^11-12 = ( 698,9 – 15) · 0,92 / 6,51 = 96,65 м /ч

V_гв^12-13 = ( 698,9 – 15) · 0,8 / 6,51 = 84,04 м /ч

V_гв^13-14 = ( 698,9 – 15) · 0,77 / 6,51 = 80,89 м /ч

V_гв^14-15 = ( 698,9 – 15) · 1,0 / 6,51 = 105,05 м /ч

V_гв^15-16 = ( 698,9 – 15) · 0,91 / 6,51 = 95,6 м /ч

Расход горячей воды, отпускаемой сторонним потребителям, м /час

где - коэффициент неравномерности потребления горячей воды сторонними предприятиями.

	Часовые интервалы
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,5	0,55	0,65	0,75	0,65	1,0	0,85	0,85

V_cт^8-9 = 15 · 0,5 / 5,8 = 1,29 м³/час

V_cт^9-10 = 15 · 0,55 / 5,8 = 1,42 м³/час

V_cт^10-11 = 15 · 0,65 / 5,8 = 1,68 м³/час

V_cт^11-12 = 15 · 0,75 / 5,8 = 1,94 м³/час

V_cт^12-13 = 15 · 0,65 / 5,8 = 1,68 м³/час

V_cт^13-14 = 15 · 1,0 / 5,8 = 2,58 м³/час

V_cт^14-15 = 15 · 0,85 / 5,8 = 2,2 м³/час

V_cт^15-16 = 15 · 0,85 / 5,8 = 2,2 м³/час

Таблица№1. «Расход горячей воды, м /ч»

Расхода пара.

Определим расход пара на технологические нужды предприятия, т/ч:

где - коэффициент неравномерности потребления пара на технологические нужды.

	Часовые интервалы
	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
	0,67	0,86	1,0	0,9	0,77	0,82	0,84	0,81

Д_тн ^8-9= 14 · 0,67 / 6,67 = 1,41 т/ч

Д_тн ^9-10= 14 · 0,86 / 6,67 = 1,81 т/ч

Д_тн ^10-11= 14 · 1,0 / 6,67 = 2,09 т/ч

Д_тн ^11-12= 14 · 0,9 / 6,67 = 1,89 т/ч

Д_тн ^12-13= 14 · 0,77 / 6,67 = 1,61 т/ч

Д_тн ^13-14= 14 · 0,82 / 6,67 = 1,72 т/ч

Д_тн ^14-15= 14 · 0,84 / 6,67 = 1,76 т/ч

Д_тн ^15-16= 14 · 0,81 / 6,67 = 1,7 т/ч

Определим расход пара на выработку горячей воды, т/ч:

Д_гв^8-9 = (86,5 · 61,17) / 698,9 = 7,57 т/ч

Д_гв^9-10 = (86,5 · 68,65) / 698,9 = 8,49 т/ч

Д_гв^10-11 = (86,5 · 96,18) / 698,9 = 11,9 т/ч

Д_гв^11-12 = (86,5 · 98,59) / 698,9 = 12,2 т/ч

Д_гв^12-13 = (86,5 · 85,72) / 698,9 = 10,6 т/ч

Д_гв^13-14 = (86,5 · 83,47) / 698,9 = 10,33 т/ч

Д_гв^14-15 = (86,5 · 107,25) / 698,9 = 13,27 т/ч

Д_гв^15-16 = (86,5 · 97,8) / 698,9 = 12,1 т/ч

Определяем расходы пара на нужды отопления и вентиляции, принимаем их

равномерными в течение смены, т/ч:

Д_от^чi = Д_от / 8 = 7,71 / 8 = 0,96 т/ч

Д_вен^чi = Д_вен / 8 = 4,46 / 8 = 0,56 т/ч

Определим расход пара на собственные нужды котельной и топливного хозяйства, т/ч:

Д_сн ^8-9= 0,06 (1,41 + 7,57 + 0,96 + 0,56) = 0,63 т/ч

Д_сн ^9-10= 0,06 (1,81 + 8,49 + 0,96 + 0,56) = 0,71 т/ч

Д_сн ^10-11= 0,06 (2,09 + 11,9 + 0,96 + 0,56) = 0,93 т/ч

Д_сн ^11-12= 0,06 (1,89 + 12,2 + 0,96 + 0,56) = 0,94 т/ч

Д_сн ^12-13= 0,06 (1,61 + 10,6 + 0,96 + 0,56) = 0,82 т/ч

Д_сн ^13-14= 0,06 (1,72 + 10,33 + 0,96 + 0,56) = 0,81 т/ч

Д_сн ^14-15= 0,06 (1,76 + 13,27 + 0,96 + 0,56) = 0,99 т/ч

Д_сн ^15-16= 0,06 (1,7 + 12,1 + 0,96 + 0,56) = 0,92 т/ч

Таблица №2. «Расход пара, т/ч»

Возврат конденсата.

Определяем выход конденсата от технологических паропотребляющих аппаратов, т/ч:

Д_к(тн)^8-9 = 14 · 0,75 · (0,67 / 6,67) = 1,05 т/ч

Д_к(тн)^9-10 = 14 · 0,75 · (0,86 / 6,67) = 1,35 т/ч

Д_к(тн)^10-11 = 14 · 0,75 · (1,0 / 6,67) = 1,57 т/ч

Д_к(тн)^11-12 = 14 · 0,75 · (0,9 / 6,67) = 1,42 т/ч

Д_к(тн)^12-13 = 14 · 0,75 · (0,77 / 6,67) = 1,21 т/ч

Д_к(тн)^13-14 = 14 · 0,75 · (0,82 / 6,67) = 1,29 т/ч

Д_к(тн)^14-15 = 14 · 0,75 · (0,84 / 6,67) = 1,32 т/ч

Д_к(тн)^15-16 = 14 · 0,75 · (0,81 / 6,67) = 1,28 т/ч

Выход конденсата от теплообменников систем горячего водоснабжения, отопления и вентиляции примем равным расходу пара на эти нужды, т/ч:

Результаты расчетов сводим в таблицу и на их основе строим сменный графики расхода горячей воды, пара, возврата конденсата, которые представлены в приложении

Таблица№3. «Выход конденсата, т/ч»

5. Подбор паровых котлов:

Используя график нагрузки, по максимальному часовому потреблению пара произведем подбор необходимого количества и типов котлов. Следует учитывать, что суммарная производительность котлов должна иметь резерв, обеспечивая максимальное часовое потребление пара. Для обеспечения предприятия паром при его реконструкции котельная должна, кроме того, иметь резерв по пару до 15...20 % ее номинальной производительности с учетом возможной остановки любого из котлов для ремонта в летний период года. Если максимальное потребление паре превышает 4 т в час, следует устанавливать котлы серии ДЕ или КЕ.

В котельной рекомендуется устанавливать котлы одного типоразмера. Допускается, в порядке исключения, установка одного котла меньшего типоразмера. Общее количество устанавливаемых котлов, как правило, не должно превышать 5 единиц.

С учетом вида топлива и резерва подбираем три котла типа ДЕ-6,5-14ГМ

6. Показатели работы котельной.

6.1Необходимая максимальная часовая теплопроизводительность котельной , ГДж/ч;

где - максимальное потребление пара, т/ч;

- энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг;

- энтальпия питательной воды, кДж/кг;

- энтальпия котловой воды, кДж/кг;

- доля непрерывной продувки котлов, % ( принимаем равной 6% ).

Qч^{мА х}= [17,53(2709,7 – 435,76)]+17,53· 6/100(830,1 – 435,76)]·10^-3 = 40,28 ГДж/ч.

6.2Годовая теплопроизводительность котельной:

6.2.1Годовой расход теплоты на технологические нужды: , ГДж/год;

где - число рабочих смен в год (для пивоваренных заводов –до 969);

- средние за год коэффициенты загрузки производственных мощностей (для молочных заводов 0,85.. .0,90, );

,

Q_год ^тн= 29,3 · 969 · 0,87 = 24700,8 ГДж/год

6.2.2.Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения: , ГДж/год:

Q_год^гв= 198,15 · 969 · 0,87 = 167046,4 ГДж/год

6.2.3.Годовой расход теплоты на отопительные нужды: , ГДж/год:

где - число смен, в течение которых отапливаются здания предприятия (определяется по продолжительности отопительного периода);

- коэффициент, учитывающий снижение расходов теплоты на отопительные нужды за счет прерывистого отопления в выходные дни и нерабочие смены (принимаем равным 0,7. . .0,75);

Z_см ^ОТ = 218 · 3 = 654,

Q_год^ОТ = 16,65 · 654 · 0,73 = 7949,04 ГДж/год

6.2.4.Годовой расход теплоты на нужды вентиляции: , ГДж/год:

Q_год^ВЕН=9,99 · 654 · 0,73 = 4769,42 ГДж/год

6.2.5.Годовой расход теплоты на собственные нужды котельной: , ГДж/год:

Q_год^СН= 0,06 ·(24700,8 +167046,4 +7949,04) = 11981,8 ГДж/год

6.2.6Суммарная годовая теплопроизводительность котельной: ,ГДж/год.

Qгод= 24700,8 + 167046,4 + 7949,04 + 11981,8 = 211678,04ГДж/год

6.3 Фактический коэффициент полезного действия котельной (брутто) с учетом средней загрузки находящихся в эксплуатации котлоагрегатов и необходимости работы их в состоянии «горячего резерва» , %:

где - КПД (брутто) котлов, %;

- поправочный коэффициент (для котельных, работающих, на мазуте 0,08...0, 10);

- средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котлоагрегатов:

здесь - выработка пара, т/см;

- номинальная производительность котла, т/ч;

- число котлов.

Д= 119,37 т/см, n= 3, Д_н= 6,5 т/ч

ψ_κ= 119,37 / (8 · 6,5 · 3) = 0,77

%,

η_ф^бр = η_ном^бр[1- а · ( 1 - ψ_κ)] = 0,893 ·[1- 0,09 ·( 1- 0,77)] = 87,45 %

η_ф^бр= 87,45 %

6.4 Средний КПД (нетто) котельной : , %

η^нт= 87,45·(1- 0,06) = 82,2 %

η^нт= 82,2 %

6.5. Максимальный часовой расход топлива ,т/ч:

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

=39,73 МДж/кг

В_ч ^мах = 40,28 · 10³ / 39,73 · 0,822 = 1233,69 м³/час

6.6 Годовой расход натурального и условного топлива, т/год:

где 29300 – низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.

В ^год= 211678,04 / 39,73 · 0,822 = 6493,2 т/год

В_у ^год=6493,2 · (39,73 · 10³ / 29300) = 8804,6 т/год

6.7 Удельный расход натурального и условного топлива на выработку теплоты, кг/ГДж:

b = 6493,2 · 10³/211678,04 = 30,67 кг/ГДж

bу = 30,67 · (39,73 ·10³ / 29300) = 41,59кг/ГДж

6.8 Испарительная способность натурального и условного топлива:

U= / В_ч ^мах=17,53*1000/1233 = 14,21 т/ м

U_у = U· (29300 / Qн) = 14,21 · (29300 / 39,73 · 10³) = 10,48 т/ м

Расчет теплопроводов

Расчет наружных тепловых сетей заключается в определении диаметров теплопроводов (паропровода и трубопровода горячей воды в производственный корпус, конденсатопровода, паропровода и конденсатопровода сторонних потребителей), толщины слоев тепловой изоляции, удельных потерь теплоты. Эти расчеты основываются на максимальных часовых расходах теплоносителей.

Внутренний диаметр трубопровода определяем по формуле, м

где - расход теплоносителя, протекающего по трубопроводу, м /с;

- допускаемые скорости теплоносителей, м/с (для влажного насыщенного пара 30...40, воды 2...2,5, конденсата 1...1,5).

Для пара

Секундный объемный расход влажного насыщенного пара определим по формуле, м /с

Vc = V_x ·Дc

где V_x - удельный объем влажного насыщенного пара, м /кг;

- максимальный секундный расход пара на технологические нужды, кг/с.

V_x = Vнас.пара ·Х при Р=1,4 МПа(таб.6)

V_x = 0,14 · 0,96 = 0,134 м /кг

Vc = V_x ·Дc = 0,134 · 2,09 · 10³ / 3600 = 0,077 м /с

Тогда

м/с

d_вн = 4 ·Vc / π·ω = 4 · 0,077/3,14*35 =0,053 м

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

d_вн = 0,069 м, δ = 0,0045 м

d_н = 0,076 м, F = 0,003739 м

Для горячей воды

м/с

d_вн = 4 ·Vc / π·ω = 4 · 107,25/3,14*2,2*3600 = 0,131 м

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

d_вн = 0,150 м, δ = 0,0045 м

d_н = 0,159 м, F = 0,01767 м

Для конденсата

м/с

d_вн =4 · 16,11/3,14*1,25*3600 = 0,0675 м

По расчетному значению подбираем ближайший больший диаметр теплопроводов.

Нам подходит теплопровод со следующими параметрами:

d_вн = 0,069 м, δ = 0,0035 м

d_н = 0,076 м, F = 0,003739 м

Толщина теплоизоляционного слоя наружных теплосетей определяем из уравнения:

где - наружный диаметр трубопровода, м;

- коэффициент теплопроводности тепловой изоляции, Вт/(м К);

- соответственно температуры теплоносителя, поверхности изоляционного слоя и окружающего воздуха, °С;

- коэффициент теплоотдачи от изолированного теплопровода к окружающему воздуху, Вт/(м К).

Температура поверхности изолированных теплопроводов не должна превышать 35...45 °С.

Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится по температуре наружного воздуха в самую холодную пятидневку года.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изолированного теплопровода к окружающему воздуху рассчитывается по эмпирической формуле, Вт/(м К):

°С, to= -30 °С, тогда

α₂ = 9,8 + 0,0525 (40 + 30) = 13,42 Вт/ м²· К

Для пара

Т. к. °С, то нам подойдут как теплоизоляционные материалы полуцилиндры из минеральной ваты. Они имеют следующие характеристики:

кг/м , Вт/(м К), °С

2 ·λ_из (t_T-t_o) / α₂· d_н (t_п-t_o) = 2 · 0,066 · (195 + 30) / 13,42 · 0,076 · (40 + 30) = 0,42

(d_н + 2 δ_из / d_н) ln (d_н + 2 δ_из / d_н) = х lnx = 0,42

Если х lnx = 0,405, то х = 1,35;

Если х lnx = 0,470, то х = 1,40;

=1.35+(0.470-0.405)*(0.42-0.405) / (1.4-1.35);

х=1,37

То есть (d_н + 2 δ_из / d_н) = 1,37 , а отсюда

δ_из = (d_н · 1,1 – d_н) / 2 =0,076 · 1,37 – 0,076 / 2 = 0,014 м

По расчетному значению принимается ближайшая в большую сторону, кратная 0,005м толщина слоя тепловой изоляции.

Примем толщину изоляции δ_из = 0,015 м

Для горячей воды

Т. к. °С, то нам подойдет как теплоизоляционный материал войлок отеплительный. Он имеет следующие характеристики:

кг/м , Вт/(м К), °С

2 ·λ_из (t_T-t_o) / α₂· d_н (t_п-t_o) = 2 · 0,068 · (70 + 30) / 13,42 · 0,159 (40 + 30) = 0,091

(d_н + 2 δ_из / d_н) ln (d_н + 2 δ_из / d_н) = х lnx = 0,091

х=1,09

То есть (d_н + 2 δ_из / d_н) = 1,09 , а отсюда

δ_из = (d_н · 1,09 – d_н) / 2 = (0,159·1,09 - 0,159) / 2 = 0,0072 м

Примем толщину изоляции м

Для конденсата

Т. к. °С, то нам подойдет как теплоизоляционный материал войлок отеплительный. Он имеет следующие характеристики:

кг/м , Вт/(м К), °С

2 ·λ_из (t_T-t_o) / α₂· d_н (t_п-t_o) = 2 · 0,068 (70 + 30 ) / 13,42 · 0,076 ·(40 + 30) = 0,19

(d_н + 2 δ_из / d_н) ln (d_н + 2 δ_из / d_н) = х lnx = 0,19

х =1,18

То есть (d_н + 2 δ_из / d_н) = 1,18, а отсюда

δ_из = (d_н · 1,18 – d_н) / 2 = (0,076 · 1,18 – 0,076) / 2 = 0,0068 м

Примем толщину изоляции м

Удельные потери теплоты наружными теплопроводами определяются по формуле, Вт/м:

где - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы, Вт/(м К) (определяется по известным методам теории теплопередачи);

- коэффициент теплопроводности трубопровода, Вт/(м К).

Вт/(м К)

Для пара

Вт/(м К)

q₁=225 Вт / м

Для горячей воды

Вт/(м К)

q₁= 251,2 Вт / м

Для конденсата

Вт/(м К)

q₁= 127 Вт / м

Снижение энтальпии для каждого из теплоносителей при их транспортировке по наружным теплосетям определяем по формуле, кДж/кг:

где - протяженность теплосети между котельной и производственным корпусом, м (в расчетах примем равной 100…200м);

- максимальный расход теплоносителя, кг/с.

м

Для пара

Δh = (225·100 / 2,09) · 10^-3 = 10,77 кДж/кг

m_c=2,09 кг/с

Степень увлажнения пара, обусловленная потерями теплоты в окружающую среду, определяем по формуле, %:

где - теплота парообразования при давлении , кДж/кг.

кДж/кг

Δy = 10,77 / 1957,9 *100 = 0,55%

Для горячей воды

Δh = (251,2 · 100 / 29,8) · 10^-3 = 0,84 кДж/кг

m_c= 107250/3600 = 29,79 кг/с

Снижение температуры воды (конденсата) определим по формуле, °С:

Δt= 0,84 / 4,19 = 0,2°C

Для конденсата

Δh = (127 · 100 / 4,48) · 10^-3 = 2,83 кДж/кг

m_c= 16110/3600 = 4,48 кг/c

Δt= 2,83 / 4,19 = 0,68°C

Себестоимость теплоты

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: