Теплоснабжение промышленного предприятия от ТЭЦ

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  ИМЕНИ П. О. СУХОГО

 

Энергетический факультет

 

Кафедра «Промышленная  теплоэнергетика и экология»

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по курсу: «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»

 

 

            на тему: «Теплоснабжение промышленного предприятия от ТЭЦ»

 

 

 

 

 

Выполнила:               студентка гр. ТЭ-41

      Лазарчук Ю.В.

Принял:                 преподаватель                                                  Стукач С.В.

 

 

 

Дата проверки:               _____________________

Дата допуска  к защите: _____________________

Дата защиты:                  _____________________

 

Оценка работы:  _____________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомель 2013


Введение

 

В методических указаниях рассматривается теплоснабжение промышленного предприятия от ТЭЦ. Тепловые сети предприятия присоединяются к магистральным сетям в камере, местоположение которой выбирается согласно заданию. В системе теплоснабжения, обеспечивающей тепловую нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, в качестве теплоносителя применяется вода.

Система теплоснабжения закрытая двухтрубная. Для удовлетворения технологической нагрузки к предприятию  подведен паропровод. Место ввода паропровода на территорию предприятия условно совпадает с местоположением камеры водяной тепловой сети. При этом практически решаются следующие основные вопросы:

    1. Определение  расходов тепла и воды по  отдельным видам  теплопотребления.

    2. Гидравлические расчеты водяных тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов.

    3. Построение  пьезометрического графика водяной  тепловой сети и выбор схемы  присоединения зданий к тепловой  сети.

    4. Построение  продольного профиля водяной  тепловой сети.

    5. Тепловой  расчет водяной тепловой сети  и паропровода.

Необходимо  отметить, что все технические  решения должны приниматься согласно действующим в настоящее время  в республике нормативным документам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Содержание

 

Введение..............................................................................................................................

1. Определение  расчетных тепловых нагрузок................................................................

2. Построение  графиков расхода теплоты........................................................................

3. Построение  графика температур в подающем  и обратном

трубопроводах теплосети в зависимости от температуры

наружного воздуха (графика  центрального регулирования

отпуска теплоты)................................................................................................................

4. Определение  часовых расходов сетевой воды……...................................................

5. Гидравлический расчет  тепловой сети ......................................................................

5.1. Общие сведения ........................................................................................................

5.2. Предварительный расчет .........................................................................................

5.3. Проверочный расчет..................................................................................................

6. Построение пьезометрического  графика....................................................................

7. Выбор схем присоединений  зданий к тепловой сети................................................

8. Гидравлический расчет  паропровода ........................................................................

8.1. Предварительный расчет .........................................................................................

8.2. Проверочный расчет..................................................................................................

9. Гидравлический расчет конденсатопровода .............................................................

10. Построение продольного  профиля тепловой сети..................................................

11. Тепловой расчет..........................................................................................................

Заключение………………………………………………………………………….……

Литература .........................................................................................................................

Приложения ………………………………………………………………………………..

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение  расчетных тепловых нагрузок


 

В системах централизованного  теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям  подается теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: 1) сезонная; 2) круглогодовая.

Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом  от климатических условий: температуры  наружного воздуха, направления  и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т. п. Основную роль играет наружная температура. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного  теплоснабжения заключается в определении  значений и характера тепловых нагрузок.

Рассчитаем  все виды нагрузок сначала для административного здания (А):

Расчетная отопительная нагрузка, кВт:

                                              

где qо – величина удельной теплопотери здания, Вт/м3·К ([1], приложение3)

                                          

        V – объем здания по наружному обмеру, м3 ([1], приложение 2);

                                              

        tв.р – расчетная температура воздуха внутри помещения, С ([1],

               приложение 3)

                                                  

        tн.о – расчетная температура наружного воздуха для отопления, равная

               средней температуре наиболее  холодных пятидневок, взятых из

               восьми наиболее холодных зим за 50-летний период, .С

               ([2], приложение 1).                            

                                                  

Тогда с учетом вышеизложенного получаем:

                                  

Основная задача отопления заключается в поддержании  внутренней температуры помещений  на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком. Таким образом, при определении расчетного расхода теплоты на отопление промышленных зданий необходимо учитывать величину внутренних тепловыделений от технологического оборудования цехов, которые бывают довольно устойчивы и нередко представляют

 

 

 

 

 

 

 

 

существенную долю расчетной  отопительной нагрузки, а также потери инфильтрацией, достигающие 25–30 % теплопотерь  через наружные ограждения. Следовательно,


                                            

где   μ – коэффициент инфильтрации: для общественных зданий

              принимают  μ = 1, для промышленных зданий μ = 1,25…1,3 ([1],

              стр. 6);

       Qвн – внутренние тепловыделения зданий, Вт.

Тогда

                                     

Расчетная вентиляционная нагрузка, кВт:

                                             

где     qв – удельный расход теплоты на вентиляцию, Вт/м3·К  ([1],

                  приложение 3);

                                          

          tн.в – расчетная температура наружного воздуха для проектирования

                   вентиляции, С ([2], приложение 1).

                                               

Тогда

                                 

Для снижения расчетного расхода теплоты на вентиляцию минимальная  наружная температура, по которой рассчитываются вентиляционные установки, tн.в, принимается, как правило, выше расчетной температуры для отопления tн.о. По действующим нормам расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции определяется как средняя температура наиболее холодного периода, составляющего 15 % продолжительности всего отопительного периода.                                              

Исключением являются только промышленные цехи с большим выделением вредностей, для которых tн.в принимается  равной tн.о (к таким цехам относятся: В – чугунолитейный, Г – сталелитейный, Д –термический, Е – кузнечный, Н – меднолитейный, М – цех металлических покрытий).

Когда температура  наружного воздуха становится ниже tн.в, расход теплоты на вентиляцию не должен выходить за пределы расчетного расхода. Это достигается сокращением кратности обмена воздуха в помещении.

Расчетная нагрузка горячего водоснабжения, кВт:

                               

где    1,2 – коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения;

            m – количество душей, шт. ([1], приложение 2);  m = 0 шт.

           a – норма расхода горячей воды в душе, а = 60 л/ч;

           tсм.1 – температура смеси горячей и холодной воды в душе, tсм.1 = 37 ℃;  

           tх.в – температура холодной водопроводной воды, tх.в = 5 ℃;

           n – количество умывальников, шт. ([1], приложение 2); n= 6;

 

 

 


           b – норма расхода горячей воды на умывальник, b = 5 л/ч;

           tсм.2 – температура смеси горячей и холодной воды в умывальнике, 

                                                          tсм.2 = 35 ◦С;

          cp – теплоемкость воды, cp = 4.19 кДж/кг·К.

Зная все  величины, найдем нагрузку горячего водоснабжения:

                      

Найдем суммарную нагрузку:

Аналогичным образом  рассчитываем расчетные нагрузки для  всех зданий и результаты заносим  в таблицу 1.

 

Таблица 1: Значения расчетных нагрузок для всех типов  зданий

Обозначение

Здания

Наименование

Здания (цеха)

 

V,

тыс. м3

Qвн

кВт

Q’от.max

кВт

Qв.max

кВт

QГВ,

кВт

∑Q,

кВт

Dп,

т/ч

А

Административное

18,75

 – 

217,546

82,265

1,257

301,07

–

Б

Столовая

8

90

43,2

236,8

10,1398

380,14

3

З

Механический  цех

37, 5

–

848,109

287,9

20,028

1156,04

2

И

Ремонтный цех

50

–

1291,875

234,0

27,067

1552,94

–

М

Цех покрытий металлами

15

100

287,5625

1380,6

11,774

1779,93

3

Итого

129,2

190

2688,29

2221,6

70,266

5170,12

8




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Построение графиков  расхода теплоты


 

График годового расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится на основании графика суммарных часовых расходов теплоты и состоит из двух частей (рис. 2.1): левой – график зависимости суммарных часовых расходов теплоты по различным видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха и правой – годовой график расхода теплоты в зависимости от продолжительности стояния наружных температур.

 

     

 

Графики расходов тепла по отдельным видам теплопотребления и суммарный график расхода теплоты строятся по трем точкам, соответствующим трем среднесуточным температурам tн наружного воздуха: +8 °С, tн.о и tн.в. При этом для определения недостающих значений тепловых нагрузок отопления и вентиляции (Qо при +8 °С и tн.в; Qв при +8 °С (для зданий с вредными тепловыделениями дополнительно при tн.в)) используют следующие формулы пересчета тепловых нагрузок:

                                               

                                                

где в качестве tн последовательно подставляют указанные выше температуры наружного воздуха.

 

 

 

 

        

 

 

Так как расчетная температура  воздуха внутри помещений tв.р разная для зданий различного назначения, расчеты расходов теплоты на отопление и вентиляцию следует производить раздельно по каждому зданию или по их группе с одинаковой tв.р с последующим суммированием по типам нагрузки. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение – круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.


Так как имеются  здания с внутренним тепловыделением, то для них температура, с которой начнется отопление и вентиляция, не  будет равна  +8 ◦С.. Эту температуру найдем по следующей формуле:

Для Столовой (Б):

                                            

                                               

 

 

Зная все  температуры, найдем необходимые нагрузки для административного здания:

    • Нагрузка на отопление при tн= 8 °С :

                               

    • Нагрузка на вентиляцию при tн= 8 °С:

                               

Аналогичным образом  находим нагрузки на отопление и  вентиляцию для остальных зданий при всех вышеуказанных температурах (необходимо помнить, что температуры  начало отопления и вентиляции для  сталелитейного цеха (Г) tн= -1.5 °С, цеха металлических покрытий (П) tн= 4.7 °С, столовой (Б) tн= -9 °С). Так необходимо помнить, что для цехов с большим выделением вредностей (сталелитейный цех (Г)), нагрузку на вентиляцию необходимо считать и при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции. Результаты заносим в таблицу 2.1.

Правая часть  графика представляет собой зависимость  суммарной тепловой нагрузки, соответствующей  определенным среднесуточным температурам наружного воздуха (из левой части графика), от продолжительности стояния этих температур (числа часов за отопительный период со среднесуточными температурами наружного воздуха, равными и ниже данных).

Для построения правой части  графика необходимо знать продолжительность  стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период для заданной климатической области ([2], Приложение 3), при этом следует заполнить таблицу 2.2.

В летний период (диапазон продолжительности стояния tн от no до n = 8 400 ч) тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение составит 0.8·Qг.в.

 

 

                


Таблица 2.1. Результаты нагрузок на отопление и вентиляцию, и горячее  водоснабжение

 

Температура tн, , °С

+8

-21

Административное  здание (А)

Qo, кВт

55,78

217,55

Qв, кВт

21,09

82,266

QГВ, кВт

1,257

Столовая (Б)

Qo, кВт

0

43,2

Qв, кВт

60,72

236,8

QГВ, кВт

10,14

Температура tн, , °С

+8

-21

Механический  цех (З)

Qo, кВт

183,37

848,11

Qв, кВт

73,82

287,9

QГВ, кВт

20,028

Температура tн, , °С

+8

-21

Ремонтный цех(И)

Qo, кВт

83,35

1291,88

Qв, кВт

60,0

234,0

QГВ, кВт

27,067

Температура tн, , °С

+8

-21

Цех покрытий металлами(М)

Qo, кВт

62,18

287,56

Qв, кВт

354,0

1380,6

QГВ, кВт

11,773




 

 

Таблица 2.2. Продолжительность  стояния среднесуточных температур

                                       наружного воздуха за отопительный  период.

 

, °С

-21

0

8

n

n, час

48

2232

4344

8224


 

По данным таблиц 2.1 и 2.2 строим графики расхода теплоты (Приложение 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Построение графика  температур в подающем


и обратном трубопроводах теплосети

в зависимости  от температуры наружного

воздуха (графика центрального регулирования

отпуска теплоты)

 

Одним из основных способов регулирования отпуска  теплоты источником централизованного теплоснабжения является выработка тепла с оптимальными, экономически наиболее выгодными параметрами (качественное регулирование отпуска теплоты). Для определения таких оптимальных параметров теплоносителя строится график температур.

Построение графика основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях от температуры наружного воздуха.

График температур в подающем и обратном трубопроводах  в зависимости от температуры  наружного воздуха строится для  заданных климатических условий и температурного графика сети в расчетном режиме (τп /τо, °С) (рис. 3.1).

На ось ординат  наносятся точки А и Б, соответствующие  расчетной температуре теплоносителя  в подающем и обратном трубопроводах  при tн.о. Далее находят на графике точку В, соответствующую расчетной температуре воздуха отапливаемых помещений tв.р и равной ей температуре теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.

Затем производят расчеты для построения линий  АВ и БВ по следующим выражениям:

                          

                 

где    τп` и τо` – температуры в подающем и обратном трубопроводах

                           теплосети при tн` , °С;

                    Δt – температурный напор нагревательного прибора, °С:

                                                     

где        τэ – расчетная температура воды, поступающей в отопительные приборы

                    (после смешения в элеваторе), °С, равная

                                                      

где       а  – коэффициент смешения, равный отношению количества обратной

                    воды, подмешиваемой элеватором, к  количеству воды, поступающей

                    из теплосети (принимается а = 1…2,5); Принимаем a=2;

 

 

 

 

 

 

 

Тогда


                                             

           Δτ – расчетный перепад температур  воды в тепловой сети:

                                                     

 

                                                

где          τп, τо – температура воды в прямом и обратном трубопроводах

                            тепловой сети соответственно  при расчетной температуре 

                            наружного воздуха tн.о;

                                                       τп = 140 ◦C;   τо=70 ◦C (по условию)

                  tн` – произвольная температура наружного воздуха в диапазоне

                         температур от tн.о до tв.р, °С; Зададимся произвольными

                         температурами:

tн`, ◦С

-20

-15

-10

-5

0

3

4

8


 

                  θ – расчетный перепад температур воды в местной системе

                      отопления, С,

                                                          

                                                     

Найдем Δt:

                                                

 

 

 

      Тогда τп` и τо` при  tн`= 0 ◦С:


                            

                                                                         

Аналогичным образом  рассчитываем значения τп` и τо` для всех произвольных температура наружного воздуха в диапазоне температур от tн.о до tв.р, °С и результаты заносим в таблицу 3.1

 

Таблицу 3.1. Расчетные  значения температуры в подающем и обратном трубопроводах теплосети.

            tн`

Значение

-20

-15

-10

-9

0

3

8

18

τп`

137

123

109

106

79

70

54

18

τо`

69

64

58

57

47

43

36

18


 

По данным таблицы 3.1 строим графика температур в подающем и обратном трубопроводах теплосети в зависимости от температуры наружного

воздуха (Приложение 2. Графика  центрального регулирования отпуска теплоты).

           Так как по тепловым сетям одновременно подается теплота на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (ГВС), для удовлетворения тепловой нагрузки ГВС необходимо внести коррективы в график температур воды в теплосети. Температура нагреваемой воды на выходе из водоподогревателя ГВС должна быть 60–65 °С, поэтому минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали для закрытой системы теплоснабжения принимается равной 70 °С. Для этого отопительный график срезается на уровне 70 °С.

          Точка излома графика делит его на две части с различными режимами регулирования: в диапазоне температур наружного воздуха от температуры точки излома tн.и  до tн.о осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты; в диапазоне от +8 °С (температуры начала и окончания отопительного периода) до tн.и  – местное количественное (регулирование расхода теплоносителя через абонентские системы).

По графику определяем температуру точки излома tн.и: