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

Q^d_i=21МДж/нм³

Объект

Жилые дома

Таблица 4 Расчётно-климатические условия

Населён-ный пункт

Последняя цифра № зач.книжки

Темп. воздуха наиболее холодной пятидневки, t_н.в, °С_.

Темп. Вентиляци-онная, t_н.в, °С

Продолжительность отно-сительного периода со средне суточная темп., °С

Средняя скорость ветра

h, сут.

t_ср.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 = q_отV_н(t_в - t_н.о) а;

(1)

Ф_в = q_вV_н(t_в. - t_н.в),

(2)

где q_от и q_в - удельная отопительная и удельная вентиляционная характеристики здания, Вт/(м³К); применяется в зависимости от назначения и размеров здания.

V_н - объем здания, м³;

t_в - средняя расчетная температура воздуха, характерная для большинства помещений зданий, ⁰С;

t_н.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/(t_В- t_НО) (3)

Тепловая мощность на отопление жилых домов:

принимаем площадь одного жилого дома S=100 м², тогда количество домов равно 190;

V_Н=1003=300 м³ —объем одного дома;

q_0Т=0,87 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_В=20°C (приложение 1 /1/);

t_Н.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:

q_oт=0,41 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_В = 16°C(приложение 1 /1/);

t_Н.О.= -35 С (по заданию);

а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;

V_Н=30004=12000 м³;

Ф₀=0,4112000(16-(-35))0,971=243643,32 Вт;

q_В=0,09 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_H.B.=-20 ⁰С (по заданию);

Фв=0,0912000( 16-(-20))=38880 Вт.

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию клуба:

q_oт=0,43 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_B=16°C (приложение 1 /1/);

t_H.О.= -35°C (по заданию);

а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;

V_Н= 3004=1200 м³;

Ф_от=0,431200(16-(-35))0,98 =25552,8 Вт;

q_В=0,29 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_H.B=-20°C (по заданию);

Фв=0,295600(16-(-20))=12528 Вт.

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию бани:

q_oт=0,33 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_B=25 °C (приложение 1 /1/);

t_H.О.= -35°C (по заданию);

a=0,54+22/(25-(-35))=0,907;

V_Н=353=105 м³;

Фо=0,33105(25-(-35))0,907=271081,77Вт;

q_в= 1,16 Вт/(м³К) (приложение11 /2/);

t_н.в. =-20 ⁰С (по заданию);

Ф_в=1,16105(25-(-20))=5781 Вт

Тепловая мощность на отопление производственных зданий:

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию ремонтной мастерской:

q_o=0,61 Вт/(м³К) (приложение 12 /2/);

t_В = 18°C (приложение 1 /1/);

t_H.0.= -35 ⁰С (по заданию);

а=0,54+22/(18-(-35))=0,955;

V_Н =18005=9000 м³;

Ф_ОТ=0,619000(18-(-35))0,955=277876,35 Вт;

q_B=0,17 Вт/(м³К) (таблица 1, /2/);

t_Н.В.=-20 ⁰С (по заданию);

Фв=0,179000(18-(-21))=58140 Вт.

Тепловая мощность на отопление гаража:

q_oт=0,64 Вт/(м³К) (таблица 1, /2/);

t_В= 10 °C (страница 157, /1/);

t_Н.О.= -35 С (по заданию);

а=0,54+22/(10-(-35))=1,03;

V_H=2004=800 м³;

Ф_ОТ=0,64800(10-(-35))1,03=23731,2 Вт.

Суммарная тепловая мощность на отопление:

∑Ф_0Т= 2563803+243643,32 +25552,8 +271081,77+277876,35 +23731,2 =3405688,44 Вт

Суммарная тепловая мощность на вентиляцию:

∑Ф_в=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 Ф_г.в.^ср (в Вт), жилых и общественных зданий в отопительный период определяется:

(4)

m - расчётное количество населения обслуживаемого системой горячего водоснабжения;

q_г.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 Ф^ср_г.в для жилых зданий:

q_г.в=320 Вт для g= 85л/сут (рекомендация на стр.124/2/)

Вт.

По формуле (4) найдём Ф^ср_г.в для школ:

q_г.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/);

Ф_г.в =0,278V_tρ_вс_в(t_г.в.-t_х.в.), (5)

где V_t – часовой расход горячей воды, м³/ч;

_в – плотность воды (983 кг/м³), (124/1/);

C_в – 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.

Ф_г.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 Ф^ср_г.в:

Ф^ср_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)

Ф_г.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 (t_г=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.)

Ф_г.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 Ф_г.в.

(11)

=0,652612538,9 =1698150,3Вт

для производственных зданий:

_. = 0,82 Ф_г.в.

(12)

=0,82(6726,8+36903,9)=35777,2 Вт.

2.2.2 Тепловая мощность на технологические нужды.

Ф_т.н = 0,278D (h-ph_воз),

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 h_воз. - энтальпия теплоносителя и возвращаемого конденсатора или обратной воды, кДж/кг.

h_воз.=c_Bt_K (13)

где: t_K - температура конденсата, принимаем равной температуре в обратном трубопроводе 70 ⁰С;

с_В- теплоёмкость воды, с_В=4,19 кДж/(кгК);

h_воз.=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 Ф_т.н.рм:

Ф_т.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.

D_см.л=4160/24=26,67 кг/ч.

D_см.г.=20230/24=191,67кг/ч.

По формуле (12) определяем Ф_т.н.г:

Ф_т.н.г.=0,2780,65(26,67 +191,67)( 2800-0,7293,3)=150410,4 Вт.

Ф_т.н= Ф_т.н.г+ Ф_т.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:

Ф_р^зим= 1,2(∑Ф_ОТ+∑Ф_вен+∑Ф_г.в.^max+∑Ф_т.н.), (15)

для летнего периода

Ф_р^лет=1,2(Ф_г.в.лет^max+∑Ф_т.н), (16)

где: ∑Ф_от,∑Ф_вен,∑Ф_г.в.^max+∑Ф_т.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

Ф_уст=Ф_р= Вт

Учитывая величину Ф_уст 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

t_в- средняя расчетная по всем потребителям температура внутреннего воздуха (16…18⁰ С);

t_н- расчетная отопительная температура наружного воздуха, ⁰С;

t_о.п- средняя температура наружного воздуха за отопительный период, сут.

n_от- 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 t_п=const.

Минимальная температура обработанной воды определяется, если через точку С провести вертикальную линию до пересечение с графиком обратной воды. Масштаб построения m_t=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 V_п.б

Вместимость питательных баков (м³) из расчета часового запаса воды

V_п..б. = , (22)

- расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.

Вместимость конденсатных баков:

V_к.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:

V_к.б. = ,

Подача конденсатного насоса (м³/ч) должна быть равна часовому объему конденсата V_к.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 V_t - производительность насоса, м³/ч; Р_н - 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 (Д_пс). 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 m_хов 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 НП_од подпиточным насосом в обратную магистраль перед сетевым насосом НС. Некоторое количество редуцированного пара используется на нагрев подпиточной воды в деаэраторе ДР2 (), на технологические нужды (D_т), на паровое отопление ( )и на собственные нужды (D_сн).

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.

D_o = D_т + D_сн + + + D_псв + D_пхв + D_сп. (33)

Расход пара на технологические нужды:

D_т =

(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).

D_т =

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t_к, где t_к=70 С).

Расход пара на собственные нужды принимается

D_сн=0,050 D_от^п

(36)

Расход пара на деаэрацию потока подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора ДР2:

(m_под. - )с+h_o = m_под. ct_д,

(25)

где - температура воды на входе в деаэратор ДР2, (=80...85 С);

t_д - температура деаэрированной воды, равная температуре насыщенного пара в деаэраторе при р_д=0,12 МПа, определяем t_д=105 ⁰С;

h_o - 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:

Ф_сет=∑Ф_к^р-∑Ф_с.н., (27)

где: ∑ Ф_к^р - расчетная тепловая мощность котельной, (Вт);

∑Ф_с.н - тепловая мощность, потребляемая на собственные нужды, Вт. Предварительно принимается до 3% от общей тепловой мощности котельной установки.

Ф_с.н.=0,03Ф_к^р =0,036478149,8=194344,5 Вт;

Ф_сет =6478149,8-194344,5 =6283805,3 Вт.

Расход воды в подающей сети:

, (28)

где: t_п - температура прямой сетевой воды на выходе из котла, °С;

t₀ - температура обратной сетевой воды на входе в котел, ⁰С;

Температуры t_п и t₀ определяем по температурному графику (лист А1).

m_п=6283805,3 /4,19(150-70)=18,74 кг/с.

Расход подпиточной воды при закрытом режиме тепловой сети:

m_под=(0,01...0,03)m_п (29)

m_под =(0,01 ...0,03)18,74 =0,1874...0,5622 кг/с, принимаем m_под=0,3 кг/с.

Расход воды в обратной тепловой сети:

m_о= m_п- m_под, (30)

m_о=18,74-0,3=18,44 кг/с.

По формуле (26) определяем :

Расход пара для подогрева сырой воды D_псв. до температуры 25...30 С перед химводочисткой определяется из уравнения теплового баланса ПСВ:

D_псв. =

(31)

где t_х - температура исходной воды (зимой 5 С, летом 15 С);

h_к - энтальпия конденсата при р_к=0,12 МПа, h_к=t_дс=1054,19=439,95 кДж/кг;

_п - к.п.д. подогревателя (0,95...0,98).

D_п.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:

m_под. с (t_д- t_под.)  _п = (m_под. - )  ( - t_г) с,

2.50

Отсюда:

t_под. =,

2.51

⁰С

Температуру сетевой воды перед сетевыми насосами t_см определяем из уравнения теплового баланса точки смешения подпиточной и сетевой воды:

m_под. с  t_под. + m_о с  t_о = m_п с  t_см, (34)

2.52

Преобразуя формулу (34) получим:

t_см = (35)

(32)

(33)

t_см =(0,349,8+18,4470)/18,74=69,68 ⁰С.

Расход пара на сетевые подогреватели D_с.п. определяется из уравнения теплового баланса вместе с охладителями конденсата ОК:

D_сп.  (h_o - ) _п = m_п. с (t_п - t_см),

(36)

где - энтальпия конденсата после охладителей ОК,

= t_ох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 t_п.

Из уравнения (36) находим:

D_с.п. =

(37)

Расход химочищенной воды на подпитку тепловой схемы котельной, m_х.в.о рассчитывается на компенсацию потерь пара и воды в схеме котельной:

m_х.в.о = D_сн.+(1-_в)  D_т + D_пр + D_сеп,

(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;

D_пр - расход воды на продувку котла, D_пр = (0,03...0,05)  D_с.п., кг/с;

D_сеп - количество пара, отсепарированного в расширителе СНП непрерывной продувки, направляемый в деаэратор ДР 1,

D_сеп = (0,2...0,3)  D_пр.

D_пр.=0,042,66=0,11 кг/с;

D_сеп.=0,250,11=0,028 кг/с;

По формуле (38) определяем m_х.в.о:

m_х.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:

h_o+m_ховс+D_пс +(D_псв+D_пхв)++D_т _вс= m_п.всt_д,

(39)

где - температура возвращенного конденсата технологического пара (= 40...70 С);

m_п.в - расход питательной воды в котле, рассчитанный на выработку пара D_ок с учетом продувки котла:

m_п.в = D_сп + D_пр,

(40)

m_п.в=2,66+0,11=2,77 кг/с.

- энтальпия конденсата после отопительных приборов

= 4,19 t_к,

(41)

( t_к можно принять равной 70 С),

= 4,1970=293,3 кДж/кг,

После преобразования уравнения (38) находим:

=

(42)

Определяем паропроизводительность котельной из уравнения (21): D_o = D_т + D_сн + + + D_псв + D_пхв + D_сп.

D_o= 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 Q_год — 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 Ф_уст — 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.