Система теплоснабжения предприятия молочной промышленности

в сезон переработки сырья.

Общее потребление теплоты на нужды  предприятия в сезон переработки  сырья.

Расход  пара на собственные нужды котельной  и топливного хозяйства D_сн, т/см:

Где b_сн - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной и топливного хозяйства (для котельных работающих на газе 0,02 – 0,025)

Расход  теплоты на собственные нужды  котельной и топливного хозяйства Q_сн, ГДж/см:

Таблица 4.

 

2. Характеристики режимов потребления теплоты в форме пара и горячей воды предприятием.

Расход  горячей воды по предприятию, м³/ч:

Максимальный  часовой расход теплоты на г.в.с.

            Таблица 5.

График 1.

Расход  пара на технологические нужды предприятия, т/ч:

Где g_тн - коэффициент неравномерности потребления пара на технологические нужды.

.Расход пара на собственные нужды котельной и топливного хозяйства, т/ч:

Таблица 6.

График 2.

Выход конденсата от технологических паропотребляющих аппаратов, т/ч:

 

 

 

Таблица 7.

График 3.

 

 

3. Подбор теплогенерирующего и вспомогательного оборудования источника теплоты системы теплоснабжения.

Вспомогательное оборудование котельной  обеспечивает безопасность и надежность работы котельных агрегатов, стабильность заданных параметров и режимов эксплуатации системы теплоснабжения предприятия. К вспомогательному оборудованию относятся установки для химической обработки питательной воды, удаления из нее растворенных газов, баки питательной воды, насосы различного назначения, экономайзеры, дутьевые вентиляторы, дымососы, а также устройства теплового контроля и автоматики.

 

1. Принципиальная технологическая схема системы теплоснабжения и ее описание.

 

Обычно источник теплоты подбирают по максимальной требуемой производительности, параметрам энергоносителям.

Тогда получение требуемых потребителю параметров энергоносителя осуществляется путем снижения t или Р пара с помощью редукционного клапана. В общем случае источник теплоты отпускает пар под давлением Р₁ с энтальпией h₁, реальные котлы отпускают влажный насыщенный водяной пара со степенью сухости х₁. на предприятиях существуют поверхностные и контактные потребители теплоты.

 

3.2.   Подбор паровых котлов.

Используя график нагрузки (график 2), по максимальному  часовому потреблению пара и с  условием резервирования оборудования производим подбор необходимого количества и типов котлов. D₄^max = 10,15 ^т/_ч С учётом резервирования оборудования выбираем два котла FR-25-12-16Р производства ЗЭМ Зиосаб-Дон: номинальная производительность -12 т/ч; номинальное давление пара - 1.4 МПа; состояние пара – влажный насыщенный; КПД котлоагрегата – 89.6%

 

     3.3Подбор водогрейных  котлов.

Используя расчёты нагрузки, по максимальному  часовому потреблению и с условием резервирования оборудования производим подбор необходимого количества и типов  котлов. Q_гв^max = 2.27ГДж/_ч, Q_{от и вент=}2.16ГДж/_ч . С учётом резервирования оборудования выбираем три котла FR-10-6-10-120 производства ЗЭМ Зиосаб-Дон: номинальная мощность -6 МВт/ч; максимальное давление воды - 1.0 МПа; КПД котлоагрегата – 92.9%

 

 

3.4.Показатели работы котельной.

Работа  котельных характеризуется такими технико-экономическими показателями, как среднечасовые и максимальные часовые: теплопроизводительность, расход топлива, годовая теплопроизводительность  и потребление топлива, номинальные  и фактические коэффициенты полезного действия котлов (брутто) и (нетто), испарительная способность топлива, удельные расходы натурального и условного топлива на выработку теплоты.

 

Максимальный  часовой расход топлива котельной.

Где D_ч^max - максимальное потребление пара,  т/ч;

h₁ - энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг;

h₁₁ - энтальпия питательной воды, кДж/кг(для вакуумной деаэрации принимается при температуре 65-70^оС, для атмосферной- при температуре 102-104^оС);

h₁₂ - энтальпия котловой воды, кДж/кг;

b_пр - доля непрерывной продувки котлов, %(принимается равной 3 – 6%).

 

h₁₁=C*103=4,19*103=431,6кДж/кг

Годовой расход теплоты на технологические нужды Q^тн_год, ГДж/год:

Где z_см – число рабочих смен в год (для молочных заводов до - 580);

y_пм - средние за год коэффициент загрузки производственных мощностей (для молочных заводов 0.85 – 0.90).

 

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение Q^гв_год, ГДж/год:

 

Годовой расход теплоты на отопление Q^от_год, ГДж/год:

Где z_см^от - число смен, в течение которых отапливаются здания предприятия (определяется по продолжительности отопительного периода);

y_от - коэффициент, учитывающий снижение расходов теплоты на отопительные нужды за счет прерывистого отопления в выходные дни и нерабочие смены (принимается равным 0.7 – 0.75).

 

Годовой расход теплоты на вентиляцию Q^вен_год, ГДж/год:

 

Годовой расход теплоты сторонними предприятиями Q^ст_год, ГДж/год:

Q^ст_год=121*600*0,85=61710 ГДж/год

Где z_см^ст - число смен в году у сторонних потребителей пара ( принимается в пределах 500 – 700);

y_ст - средний за год коэффициент загрузки производственных мощностей сторонних потребителей пара (принимается равным 0.8 – 0.9).

 

Годовой расход теплоты на собственные нужды Q^сн_год, ГДж/год:

Суммарная годовая теплопроизводительность  источника котельной Q_год, ГДж/год:

 

Средний коэффициент загрузки эксплуатируемых  котельных агрегатов Ψ_к:

Где D – выработка пара, т/см;

D_н – номинальная производительность котла, т/ч;

n – число котлов.

 

Фактический КПД котельной (брутто) η^бр_ф с учетом средней загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов и необходимости работы их в состоянии «горячего резерва», %:

 

 

Где h^бр - КПД котлов,%;

а – поправочный коэффициент (для  котельных, работающих на твердом топливе, составляет 0.09 – 0.12);

η^бр_ном- КПД (брутто) котлов,%.

 

Годовой расход натурального и условного  топлива:

29300-низшая  теплота сгорания условного топлива,  кДж/кг.

 

Максимальный  часовой расход топлива:

 

Где Q_н^р - низшая теплота сгорания топлива.

 

Удельный  расход топлива на получение теплоты,кг/ГДж:

 

Испарительная способность (выработки пара) натурального и условного топлива, кг. пара/ кг. твердого вещества:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Расчет  теплопроводов.

Расчет  наружных тепловых сетей заключается  в определении диаметров теплопроводов, толщины слоев тепловой изоляции, удельных потерь теплоты. Эти расчеты  основываются на максимальных часовых  расходах теплоностителей.

 

4.1.Определение  внутреннего диаметра теплопроводов (паропровода на технологические нужды, конденсатопровода, трубопровода горячей воды).

Внутренний  диаметр паропровода на технологические  нужды, м:

Где V_c - расход пара протекающего по трубопроводу, м³/с;

w - допускаемая скорость пара (для влажного насыщенного пара 30 – 40 ^м/_с).

Секундный объемный расход влажного насыщенного  пара.

Где U_x – удельный объем влажного насыщенного пара, м³/кг;

D_c – максимальный секундный расход пара, кг/с.

По  расчетному значению d_вн подбираем ближайший больший диаметр теплопровода.

Выбираем  d_вн = 0,124 м, d_ст = 0,0045 м, d_нар = 0,133 м

Внутренний  диаметр конденсатопровода от технологических  потребителей, м:

Где V_c - расход конденсата протекающего по трубопроводу, м³/с;

w - допускаемая скорость конденсата (для конденсата 1 – 1.5 ^м/_с).

Секундный объемный расход конденсата.

Где U_x – удельный объем конденсата, м³/кг;

D_c – максимальный секундный расход конденсата, кг/с.

Выбираем  d_вн = 0,05 м, d_ст = 0,0035 м, d_нар = 0,057 м

Внутренний  диаметр трубопровода горячей воды, м:

Где V_c - расход горячей воды протекающей по трубопроводу, м³с;

w - допускаемая скорость горячей воды (для горячей воды 2 – 2.5 ^м/_с).

Секундный объемный расход горячей воды.

 

Выбираем  d_вн = 0,041 м, d_ст = 0,0035 м, d_нар = 0,048 м

 

4.2.Расчет  и подбор толщины тепловой  изоляции теплопроводов.

Толщина теплоизоляционного слоя  наружных теплосетей определяется из уравнения.

Пар:

Выбираем  для изоляции теплоизоляционные  полуцилиндры из минеральной ваты

l_из = 0,07 ^Вт/_(м*К).

Примем δ_из=0,02м

Где d_н – наружный диаметр трубопровода, м;

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

t_т, t_п, t₀ – соответственно температуры теплоносителя, поверхности изоляционного слоя и окружающего воздуха,^оС.

a₂ - коэффициент теплоотдачи от изоляционного теплопровода к окружающему воздуху, Вт/(м²*К).

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изолированного теплопровода к окружающему воздуху рассчитывается по эмпирической формуле.

Конденсат:

Выбираем  для изоляции теплоизоляционные  полуцилиндры из минеральной ваты l_из = 0,07^Вт/_(м*К).

Принимаем δ_из=0,01м

Горячая вода:

Выбираем  для изоляции  теплоизоляционные  полуцилиндры из минеральной ваты l_из = 0,07^Вт/_(м*К).

Принимаем δ_из=0,01м

 

4.3. Расчет потерь теплоты и снижения энтальпии теплоносителя при транспортировке по наружным тепловым сетям.

Удельные  потери теплоты наружными теплопроводами.

Пар:

Где a₁ - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы, Вт/(м²*К);

l_тр - коэффициент теплопроводности трубы, Вт/(м*К).

Конденсат:

Горячая вода:

 

Снижение  энтальпии для каждого из теплоносителей при их транспортировке по наружным теплосетям.

Пар:

Где L – протяженность теплосети между котельной и производственным корпусом (100 – 200 м).

m_c - максимальный расход теплоносителя.

Конденсат:

Горячая вода:

Степень увлажнения пара, обусловленная потерями теплоты в окружающую среду.

Где r – теплота парообразования при давлении Р₁, кДж/кг.

Снижение  температуры воды (конденсата).

Конденсат:

Горячая вода:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Оценка себестоимости отпускаемой теплоты.

Себестоимость вырабатываемой в котельной теплоты  является важнейшим экономическим показателем, характеризующим эффективность работы теплового хозяйства предприятия. Себестоимость теплоты используется также при калькуляции себестоимости производимой на предприятии теплоемкой технологической продукции.

В зависимости от исходных данных рассчитывается «отчетная» и «плановая» себестоимость теплоты.

Отчетная  себестоимость определяется на основании  фактических затрат на выработку  пара и горячей воды за предшествующий период. Плановая себестоимость на последующий календарный период определяется на основании планов производства продукции и технико-экономических нормативов для обоснования необходимых затрат на эксплуатацию теплового хозяйства. Отчетную себестоимость теплоты целесообразно определять ежеквартально. При обосновании плановой себестоимости теплоты целесообразно расчеты проводить на календарный период, равный году.

 

5.1.    Затраты на топливо.

С_топ = В_год *S_т

С_топ = 10512*36=378432^руб/_год

Где S_т – стоимость топлива, руб/т.

 

5.2. Затраты на воду.

С_в = V_год * S_в

С_в = 29259*5=146295  ^руб/_год

Где V_год – годовое потребление воды;

S_в – стоимость воды с учетом затрат на очистку сточных вод и эксплуатацию системы канализации.

Где V_год^гв - годовое потребление воды на нужды горячего водоснабжения.

V_год^хов - годовое потребление химически очищенной воды.

где y - среднегодовой коэффициент загрузки системы теплоснабжения (принимается равным 0.8 – 0.9).

 

5.3. Затраты на электрическую энергию.

Где W_год – годовое потребление электроэнергии;

S_эл – стоимость электроэнергии.

Годовое потребление электроэнергии.

W_год = Q_год * W_Q

W_год = 110815*4,3=476504,5 ^кВт*ч/_ГДж

Где W_Q - удельный расход электроэнергии на выработку теплоты, кВт.ч/ГДж.

 

5.4. Затраты на амортизацию.

Где С_ам^зд, С_ам^об - соответственно амортизация зданий и оборудования.

Где n_зд - доля капитальных затрат, приходящихся на стоимость зданий;

А_зд - норма амортизации зданий (принимается равной 3%);

к_уст - капитальные затраты на строительство котельной.

Где к_Q - удельные капитальные затраты, руб.ч/ГДж;

Q_уст - установленная теплопроизводительность котельной, ГДж/ч.

Где n_об, n_мон – соответственно доля капитальных затрат, приходящихся на стоимость оборудования и его монтаж, %;