Теплоснабжение хлебобулочного производства в городе Санкт-Петербург

Санкт-Петербургский  Государственный  Университет Низкотемпературных и Пищевых Технологий 
 
 
 
 

Кафедра Безопасности  Жизнедеятельности  и промышленной теплотехники. 
 

Курсовой  проект на тему: «  Теплоснабжение хлебобулочного производства в городе

Санкт-Петербург» 
 
 
 
 
 

Факультет: ЗОиЭ

Специальность: 260202 
 

Выполнил: Белых Ю.С.

Проверил: Рахманов Ю.А. 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2010 год

      Аннотация.

   В данной работе спроектирована система  теплоснабжения хлебобулочного производства в городе Санкт-Петербург. Его производительность 100 ^т./_сут.. При этом ожидаемая себестоимость теплоты на уровне 89,94 ^руб. /_ГДж, а себестоимость выработанного пара 198,4 ^руб /_т. Так же в данной системе предусмотрен отпуск постороннему потребителю горячей воды в размере 35 м³ в смену.

   В системе использованы два котла ДЕ-2,5-14 Гм производительностью 2,5 т/ч, два экономайзера  ЭП2-94, дымосос один ДН-12,5 производительностью 3910 ^м3 /_ч ,  дутьевой вентилятор один ВДН-10 производительностью 1960 ^м3 /_ч , фильтры для очистки воды ВПУ-1,3 две штуки, деаэратор ДА-5, пароводяные подогреватели для системы отопления ПП-2-6-2-II две штуки, пароводяные подогреватели для систем горячего водоснабжения ПП-2-6-2-II две штуки, аккумуляторные баки для горячей и конденсата соответственно Т.40.07.00.000СБ Тип2 и Т40.05.00.000СБ Тип 2, насосы для системы отопления КМ20/18 - 2 шт., горячего водоснабжения КМ20/18 - 2 шт. и КМ8/18 – 1 шт., и конденсата Кс-20-110 – 2 шт.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание  проекта:

Аннотация………………………………………………………………………………………….

Содержание………………………………………………………………………………………..

Исходные  данные………………………………………………………………………………….

1. Тепловой баланс предприятия……………………………………………………………
1. Расход теплоты и пара на технологические нужды………………………………...
2. Расход теплоты и пара на горячее водоснабжение…………………………………
3. Расход теплоты и пара на отопление………………………………………………...
4. Расход теплоты и пара на вентиляцию………………………………………………
5. Баланс потребления теплоты и пара предприятием………………………………...
2. Характеристики режимов потребления теплоты в форме пара и горячей воды    предприятием……………………………………………………………………………...
3. Подбор теплогенерирующего и вспомогательного оборудования источника теплоты      системы теплоснабжения……………………………………………………….
1. Принципиальная технологическая схема теплоснабжения и ее описание………..
2. Подбор теплогенераторов…………………………………………………………….
3. Подбор экономайзеров………………………………………………………………..
4. Подбор дутьевых вентиляторов……………………………………………………...
5. Подбор дымососов…………………………………………………………………….
6. Подбор оборудования химводоподготовки…………………………………………
7. Подбор деаэраторов…………………………………………………………………...
4. Расчет тепловых сетей…………………………………………………………………….
1. Определение внутреннего диаметра теплопроводов (паропровода на технологические нужды, конденсатопровода, трубопровода горячей воды)……..
2. Расчет и подбор толщины тепловой изоляции теплопроводов…………………….
3. Расчет потерь теплоты и снижение энтальпии теплоносителя при транспортировке по наружным тепловым сетям……………………………………
5. Расчет и подбор оборудования теплоподготовительной установки…………………...
1. Схема включения, расчет и подбор водоподогревателей системы отопления………………………………………………………………………...
2. Схема включения, расчет и подбор водоподогревателей системы горячего водоснабжения………………………………………………………………………...
3. Расчет и подбор аккумуляторов горячей воды……………………………………...
4. Подбор насосов системы горячего водоснабжения………………………………...
5. Подбор циркуляционных насосов системы отопления……………………………..
6. Подбор конденсатных насосов……………………………………………………….
7. Подбор конденсатных баков………………………………………………………….
6. Показатели работы системы теплоснабжения…………………………………………..
1. Годовой расход теплоты на технологическое потребление………………………..
2. Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение……………………………….
3. Годовой расход теплоты на отопление………………………………………………
4. Годовой расход теплоты на вентиляцию…………………………………………….
5. Годовой расход теплоты сторонними потребителями……………………………...
6. Годовой расход теплоты на собственные нужды…………………………………...
7. Суммарная годовая теплопроизводительность источника теплоты……………….
8. Средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов………...
9. КПД котельной с учетом коэффициента загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов……………………………………………………………………………….
10. Годовой расход топлива………………………………………………………………
11. Максимальный часовой расход топлива котельной………………………………...
12. Номинальная теплопроизводительность котельной………………………………..
13. Удельный расход топлива на получение теплоты…………………………………..
14. Испарительность топлива…………………………………………………………….
7. Оценка себестоимости отпускаемой теплоты…………………………………………...
1. Затраты на топливо……………………………………………………………………
2. Затраты на воду………………………………………………………………………..
3. Затраты на электрическую энергию………………………………………………….
4. Затраты на амортизацию……………………………………………………………...
5. Затраты на текущий ремонт зданий и оборудование котельной…………………..
6. Затраты на заработную плату………………………………………………………...
7. Затраты на страховые отчисления……………………………………………………
8. Прочие затраты………………………………………………………………………..
9. Ожидаемая себестоимость теплоты………………………………………………….
10. Структура себестоимости теплоты и пути ее снижения……………………………
8. Алгоритм автоматизации…………………………………………………………………

Таблицы………………………………………………………………………………………..

Графики………………………………………………………………………………………...

Спецификация…………………………………………………………………………………

Литература…………………………………………………………………………………….. 
 

Исходные  данные к курсовому  проекту на тему: теплоснабжение хлебозавода  в городе Санкт-Петербург. 

1. Условная  производительность - 100 ^т/_см.
2. Отпуск теплоты сторонним потребителям: горячей воды 35– ^м3/_см.
3. Отопление водяное:

     температура прямой воды - 98 ⁰С

     температура обратной воды - 68 ⁰С

4. Город Санкт-Петербург.
5. Вид топлива: газ.
6. Продувка - 6%
7. Объект автоматизации.

1. Тепловой  баланс предприятия.

      Тепловой  баланс предприятия характеризует  распределение теплоты на технологические  нужды, а также учитывает расход теплоты на собственные нужды  котельной и топливного хозяйства  и отпуск теплоты сторонним потребителям. Это необходимо для подбора нужного количества и типов теплогенераторов, определения максимального часового и годового расходов топлива, обоснования мероприятий по обеспечению надежности теплоснабжения предприятия. Тепловой баланс составляется для наиболее напряженного режима работы системы теплоснабжения в период массовой переработки сырья в расчете на дневную рабочую схему.

      Q = Q_тн + Q_гв + Q_от + Q_вен + Q_сн

      Q = 19,98 + 33,1 + 10 + 8,64 + 1,43 = 73,15 ^ГДж/_см

      Где Q – выработка теплоты в котельной,

      Q_тн, Q_гв, Q_от, Q_вен, Q_ст, Q_сн – соответственно расходы теплоты на технологические нужды, горячее водоснабжение, отопление, вентиляцию, отпуск теплоты сторонним потребителям, и расход теплоты на собственные нужды котельной и топливного хозяйства. 

1. Расход  теплоты  пара на технологические нужды.

      Расход  пара на технологические  нужды. 

      D_тн = D_i + D_н

      D_тн = D_i = 7,326 ^т/_см 

      Где D_i – расход пара на выработку отдельных видов энергоемкой продукции,

      D_н – расход пара на производство остальных видов менее энергоемкой продукции.

      D_i = d_i*П_i

      D_i = 0,22 * 33,3 = 7,326 ^т/_см 

      Где d_i – расход пара на выработку отдельных видов продукции, для хлебозавода принимается равной 0,22 т.

             П_i – проектная мощность по выработке отдельных видов продукции. 

      Расход  теплоты на технологические  нужды.

      Q_тн = q_тн * П_i

      Q_тн = 0.6 * 33.3 = 19.98 ^ГДж/_см

      Где Q_i - расход теплоты на выработку нормируемых видов энергоемкой продукции,

      Q_н - расход теплоты на производство ненормируемых видов продукции.

      q_тн = 2438.7+202.2 = 2843.12 * 0.22 * 10^-3 = 0.6 кДж/т.

      Q_i=q_i*П_i

      Q_i = 0,6 * 33.3 = 19.98 ^ГДж/_см

      Где q_i - удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции. 

      Давление  пара P₁ = 1.4 МПа

      Степень сухости пара х₁ = 0,96  

      h₁ = h^’₁ + r_i * x_i ,

      h₁ = 830,1 + 1957,9 * 0,96 = 2709,7 кДж/кг.

      где h^’₁ – энтальпия кипящей воды при давлении P₁ , кДж/кг.

      r_i – теплота парообразования при давлении  P₁ , кДж/кг.

      x_i – степень сухости пара, принимается равной в пределах 0,93. . .0,96

      h₂ = h₁ = 2709,7 кДж/кг.

      h_Ji = h^’_Ji + r_Ji * x_Ji

      h^’_Ji – энтальпия кипящей воды при давлении пароконденсатной смеси P_i для отдельных видов продукции, кДж/кг

      r_Ji – теплота парообразования при давлении  для отдельных видов продукции, кДж/кг

      x_Ji – степень сухости пароконденсатной смеси для отдельных видов продукции

      h^’_Ji = 465 кДж/кг

      r_Ji = 2225 кДж/кг, при P_i = 0.15 МПа

      x_Ji = 0,1

            h_Ji = 465 + 2225 * 0.1 = 687.5 кДж/кг. 

      q_i = [ h₂ * (1 – E_i) + (h₂ – h_Ji) * E_i ] * d_i * 10^-3 , ГДж/т

      E_i – доля «глухого» пара в его общем потреблении при выработке отдельных видов продукции (= 0,1)

      d_i = 0,22 т.

      q_i = [2709,7 * (1–0,1) + (2709,7–687,5) * 0,1] * 0,22*10^-3 = 2439,17 ГДж/т =

      = 2439,17 * 10⁶ кДж/кг 

2. Расход  теплоты и пара на горячее водоснабжение.

      Расход  горячей воды

      V_г.в. = 1,837 * П_i + 0.002 * F_пол + 0,08 * n_см.+ V_ст.

      V_ст – обьём воды сторонним потребителям м³/см.

      n_см – максимальное количество работающих в смену, чел/см.

      F_пол – площадь пола, м².                F_пол = V_п./h ,

      h – высота помещения ~ 4 м.      

      F_пол = 50 * 10^-3_./4 = 12500 м² 

      V_г.в. = 1,837 * 33,3 + 0.002 * 12500 + 0,08 * 66_.+ 35 = 126,45 м³/см. 

      Расход  пара на нагрев воды в пароводяных  подогревателях системы  горячего водоснабжения.

      D_г.в. = V_г.в.* с*r(t_гв - t_хв) / (h₁ – h₇)* h_в * 10^-3 т/см.

      Где с- теплоемкость воды.

      r - плотность воды.

      t_хв t_гв - соответственно температура холодной и горячей воды.

      h₁ - энтальпия пара, вырабатываемого в котельной и подаваемого в пароводяные подогреватели (определяется по давлению  и степени сухости пара ).

      h₇ - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей.

      h₇ = c * t_к^хв   h₇ = 4,19 * 95 = 398,05 ^кДж/_кг

      Здесь t_к^хв - температура конденсата (принимается на 25 – 35 ⁰С выше температуры горячей воды).

      h_в - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимается равным 0,92 – 0,96). 

      D_г.в. = 126,45*4,19*1000*(70 - 10) / (2709,7 – 398,05)* 0,96 * 10^-3 = 14,32 т/см. 

      t_отоп. = -2.2 ⁰C            t_вн. = 18 ⁰C           q_от. = 0,35 Вт/ м³ * К

      t_отоп^’_. = -25 ⁰C            t_н. = -2 ⁰C             q_вент. = 0,75 Вт/ м³ * К 

      Расход  теплоты на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения.

      Q_г.в. = D_г.в. * (h₁ – h₇) * 10^-3

      Q_г.в. = 14,32_. * (2709,7 – 398,05) * 10^-3 = 33,1 ГДж/см.  

3. Расход  теплоты и пара на отепление.

      Расход  теплоты на отопление  каждого из зданий и сооружений предприятия  для средней за отопительный период температуры наружного воздуха, Q_от. , ГДж/см.

      Q_от. = [ q_от.i * V_зд. * (t_вн. - t_н.)] * t_см  * 10^-9 ,

      где q_от.i - отопительные характеристики отдельного здания;

      V_зд - объем отапливаемого здания по наружному периметру;

      t_вн - температура воздуха в отапливаемых помещениях (принять равной 18 ⁰С);

      t_н - средняя за отопительный период температура наружного воздуха;

      t_см - продолжительность смены (t = 8*3600 с.). 

      Q_от. = [ 0,35 * 50000 * (18 + 2)] * 8 * 3600 * 10^-9 = 10 ГДж/см.

      Расход  пара на нужды отопления  для средней за отопительный период температуры наружного воздуха.

      D_от. = Q_от. * 10³ / (h₁ – h₈) * h_в , т/см.

      Где h₈ - энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей системы водяного отопления.

      h₈ = c * t_к^от  h₈ = 4,19 * 103 = 431,57 ^кДж/_кг

      Здесь t_к^от - температура конденсата (принимается на 35 – 45 ⁰С выше температуры обратной воды системы отопления). 

      D_от. = 10 * 10³ / (2709,7 – 431,57) * 0,96 = 4,57 т/см.

      Максимальный  расход теплоты на отопление каждого  из зданий и сооружений для самой холодной пятидневки года.

      Q^'_от. = [ q^'_от.i * V_зд.i * (t_вн.i – t^'_н)* t_см * 10^-9 , ГДж/см.

      Где q_от^’ - отопительные характеристики здания для самой холодной пятидневки года.

      Q^'_от. = [ 0,43 * 50000 *(18 + 25)* 8 * 3600 * 10^-9 = 26,6 ГДж/см. 

      q^'_от.i = q_от. * [ 1 + 0,01 * (t^'_н - t_н )] , Вт/ м³ * К

      здесь t_н^’ - температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года.

      q^'_от.i = 0,35 * [ 1 + 0,01 * (25 - 2)] = 0,43 Вт/ м³ * К 

4. Расход  теплоты и пара на вентиляцию.

      Расход  теплоты на вентиляцию для средней за отопительный период температуры наружного воздуха.

      Q_вен = [ q_вен.i * V^вен._зд.i * (t_вен.i - t_н.)] * t_см  * 10^-9 , ГДж/см.

      где q_вен - вентиляционные характеристики здания для средней за отопительный период температуры наружного воздуха;

      V_зд^вен - объем вентилируемых помещений технологических цехов (принимается равным 0,35 – 0,45 от общих объемов цехов);  V_зд^вен = V_зд*0,4 = 50000*0,4 = 20000 м³ 

      Q_вен = [ 0,75 * 20000 * (18 + 2)] * 8 * 3600  * 10^-9 = 8,64 ГДж/см. 
 
 
 

      Расход  пара на нужды вентиляции. 

      D_вен. = Q_вен. * 10³ / (h₁ – h₉)* h_вен. , т/см.

      Где h₉ - энтальпия конденсата, возвращаемого из калориферов системы вентиляции

      h₉ = c * t_к^к  h = 4,19 * 90 = 377,1 ^кДж/_кг

      Здесь t_к^к - температура конденсата (принимается равной 85 – 95 ⁰С). 

      D_вен. = 8,64 * 10³ / (2709,7 – 377,1)* 0,95 = 3,89 т/см. 

     1.5  Баланс потребления  теплоты и пара  предприятием.

      Общее потребление пара на нужды предприятия 

      в сезон переработки  сырья.

      D_пот. = D_тн. + D_г.в. + D_от. + D_вен.

      D_пот.  = 7,326 + 14,32 + 4,57 + 3,89 = 30,1 т/см.

      Общее потребление теплоты  на нужды предприятия в сезон переработки сырья.

      Q_пот. = Q_тн. + Q_г.в. + Q_от. + Q_вен.

      Q_пот. = 19,98 + 33,1 + 10 + 8,64 = 71,72 ГДж/см.

      Расход  пара на собственные  нужды котельной  и топливного хозяйства.

      D_сн = b_сн* (D_тн + D_г.в. + D_от. + D_вен.)

      D_сн = 0,02 * (7,326 + 14,32 + 4,57 + 3,89) = 0,6 т/см.

      Где b_сн - доля теплоты, расходуемой на собственные нужды котельной и топливного хозяйства (для котельных работающих на твердом топливе 0,025 – 0,035)

      Расход  теплоты на собственные  нужды котельной  и топливного хозяйства.

      Q_сн = b_сн* (Q_тн + Q_г.в. + Q_от. + Q_вен.)

      Q_сн  = 0,02 * (19,98 + 33,1 + 10 + 8,64) = 1,43 т/см. 

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

      Коэффициенты  неравномерности сменных графиков тепловых нагрузок

      Расход  горячей воды по предприятию.

      V^ч_г.в. = (V_г.в. - V_ст.)* g_гвi / g_гвi , м³/ч. 

      V^ч_г.в.8-9 = 91,45*0,52 / 6,16 = 7,72 м³/ч.           V^ч_г.в.9-10 = 91,45*0,58 / 6,16 = 8,62 м³/ч.

      V^ч_г.в.10-11 = 91,45*0,85 / 6,16 = 12,62 м³/ч.       V^ч_г.в.11-12 = 91,45*0,88 / 6,16 = 13,06 м³/ч.

      V^ч_г.в.12-13 = 91,45*0,75 / 6,16 = 11,13 м³/ч.       V^ч_г.в.13-14 = 91,45*0,72 / 6,16 = 10,69 м³/ч.

      V^ч_г.в.14-15 = 91,45*1,0 / 6,16 = 14,84 м³/ч.         V^ч_г.в.15-16 = 91,45*0,86 / 6,16 = 12,77 м³/ч.

      Расход  горячей воды сторонним  потребителям.

      V^ч_ст. = V_ст.* g_гвст. / g_гв.ст. , м³/ч. 

      V^ч_ст.8-9 = 35*0,45 / 5,45 = 2,89 м³/ч.                V^ч_ст.9-10 = 35*0,5 / 5,45 = 3,33 м³/ч.

      V^ч_ст.10-11 = 35*0,6 / 5,45 = 3,8 м³/ч.                  V^ч_ст.11-12 = 35*0,7 / 5,45 = 4,5 м³/ч.

      V^ч_ст.12-13 = 35*0,6 / 5,45 = 3,8 м³/ч.                  V^ч_ст.13-14 = 35*1,0 / 5,45 = 6,4 м³/ч.

      V^ч_ст.14-15 = 35*0,8 / 5,45 = 5,14 м³/ч.                V^ч_ст.15-16 = 35*0,8 / 5,45 = 5,14 м³/ч. 

      Где g_гв - коэффициент неравномерности потребления горячей воды предприятием. 

   Расход  горячей воды, ^м3/_ч.                              Форма 6.