Теплоснабжение животноводческого комплекса

Расчетную тепловую мощность котельной принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода(50)где Фуст - суммарная тепловая мощность всех котлов, установленных в котельной, Вт.В котельной должно быть не менее двух и не более четырех (стальных) или шести (чугунных) котлов, причем котлы однотипные по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева. Устанавливать резервные котлы не допускается.Если для покрытия нагрузок требуется горячая вода, и пар, то в зависимости от принятых параметров теплоносителей котельную оборудуют либо одними паровыми котлами, работающими как на паровые, так и на водяные сети (через водоподогреватели), либо водогрейными и паровыми котлами. В котельных последнего типа летом работают только паровые котлы, покрывающие нагрузку горячего водоснабжения и паровую технологическую нагрузку.Число котлов в котельной(51)где Фк - тепловая мощность одного котла, Вт.Для более рационального использования котлов значение Фк должно быть равно или кратно летней тепловой нагрузке котельной Фр.л. Допускается работа котлов с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей 25 % средней нагрузки.Площадь поверхности, м2 33,1Число секций 30Тепловая мощность, кВт 463 - установим 2 котла.Отопительный период работает с недогрузкой:В общем случае недогрузка не превышает допустимого значения 25% 3.3 Составление и расчет тепловой схемы котельной3.3.1 Расчет расхода теплоносителя в прямой и обратной магистрали сети теплоснабженияПри централизованном теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и, если возможно, для технологических целей в качестве теплоносителя должна использоваться вода [9].Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха принимается равной 150 оС, в обратном трубопроводе она составляет 70 оС. И только в тех случаях, когда расчетная тепловая нагрузка Фр 5,8 МВт, допускается применение в подающей магистрали воды с температурой 95...110 оС в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.Расход воды, м3/ч, в подающей магистрали тепловой сети может быть найден по выражению(52)где Фр.в - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем водой, Вт; tп и tо - расчетные температуры прямой и обратной сетевой воды, оС; о - плотность обратной воды (при tо = 70 оС о = 977,8 кг/м3).Расчетная тепловая нагрузка(53)где Фс.н - тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды (подогрев и деаэрация воды, отопление вспомогательных помещений и др.) Фс.н = (0,03...0,1)(Фот+ + Фв +Фг.в.+ Фт).Расход в обратной магистрали Gо меньше Gп на величину потерь в тепловых сетях (1...3 % от Gп) и расхода воды на горячее водоснабжение и технологические нужды. Эти потери восполняются подпиткой тепловой сети Gпп, м3/ч, деаэрированной водой в количестве(54)где Фг.в - расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, Вт; Фт.н.в - часть расчетной тепловой нагрузки на технологические нужды, покрываемой теплоносителем - водой, Вт; tг и tх - расчетная температура горячей и холодной воды, оС; пп - плотность подпиточной воды, можно принять равной о, кг/м3.Расход воды в обратной магистрали, м3/ч(55)3.3.2 Составление тепловой схемы котельнойТепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы, связанные с трансформацией теплоносителя и исходной воды.Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети показана на рисунке 1. Вода из обратной магистрали поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов СН. Сюда же насосами ПН подается подпиточная вода в количестве Gпп.Для поддержания температуры на входе в котел tвх на уровне, исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды в количестве Gрец рециркуляционным насосом РН возвращается в напорный коллектор сетевых насосов.Теплота этой воды используется также для нагрева добавочной воды в подогревателях 3 и 1.При расчете тепловой схемы водогрейной котельной определяются температуры воды на входе и выходе из котла и в линии рециркуляции, а также расходы воды через котел, в линии перепуска и в линии рециркуляции.Рисунок 1 – Принципиальная тепловая схема котельной 1 – деаэратор подпиточной воды; 2 – сепаратор непривычной продувки; 3 – подогреватель химически очищенной воды; 4 – паровой котел; 5 – редукционная установка; 6 – деаэратор питательной воды; 7 – питательный насос; 8 – пароводяной подогреватель системы горячего водоснабжения; 9 – конденсатный насос; 10 – конденсатный бак; 11 – пароводяной подогреватель системы отопления; 12 – охладитель конденсата; 13 – сетевой насос системы горячего водоснабжения;14 – экономайзер; 15 – пароводяной подогреватель химически очищенной воды; 16 – водоподготовительная установка; 17 – пароводяной подогреватель сырой воды; 18 – водоводяной подогреватель; 19 – дутьевой вентилятор; 20 – дымосос; 21 – воздухоподогреватель; 22 – насос системы отопления; 23 – подпиточный насос; 24 – грязевик; 25 – нагревательные приборы котельной; 26 – батарейные циклоны; 27 – дымовая трубаПорядок расчета тепловой схемы следующий [4].1. Температуру воды перед сетевыми насосами tсм определяют из уравнения теплового баланса точки смешения A(56)где Gо - расход воды в обратной магистрали, м3/ч; Ср - теплоемкость воды, принимаемая равной 4,19 кДж/(кгоС); tпп - температура подпиточной воды, принимается равной температуре горячей воды, разбираемой потребителями непосредственно из сети, tпп = 60...70 оС; пп - плотность подпиточной воды кг/м3,; см - плотность смешанной воды, принимают см = о, кг/м3;2. Расход воды на перепуск Gпер по линии обвода котла находят из уравнения теплового баланса при смешении потоков в точке Б(57)где tвых - проектная температура воды за котлом (берется равным 95...115 оС); вых и п - плотность воды на выходе из котла и в подающей магистрали, кг/м3.3. Расход воды в линии рециркуляции Gрец для предварительно принятого значения tрец = 30...60 оС, перед поступлением воды в напорный коллектор сетевых насосов определяют из выражения (58)где рец и доб - плотность воды рециркулируемой (для принятого значения tрец) и добавочной (при температуре tх), кг/м3; п - КПД подогревателя (п = 0,97...0,98); Gдоб - расход добавочной воды с учетом потерь в тепловой схеме самой котельной (Gдоб = 1,05Gпп), м3/ч; tг - температура воды, подаваемой в деаэратор, tг = 70 оС; tх - температура холодной воды, tх = 5 оС.4.Температура воды на входе в котел tвх определяется из уравнения теплового баланса точки смешения В=(59)где вх - плотность воды на входе в котел, кг/м3.Температура tвх должна быть не менее 65 оС, если топливо - газ, и 45..55 оС, если топливо - уголь или мазут. В случае невыполнения этого условия следует повторить расчет пп. 3 и 4, приняв другие значения tрец и соответствующее ему значение Gрец.5. Расход воды через котлы Gк, м3/ч, с учетом необходимости подогрева добавочной воды(60)где вых - плотность воды при температуре tвых, кг/м3.Полученное значение должно соответствовать значению Gк из выражения(61)Если это условие не выполняется расчет необходимо повторить, приняв новое значение tрец и соответствующее ему значение Gрец п.3.3.5 Компоновка котельнойКомпоновка предусматривает правильное размещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.В зависимости от климатической зоны котельные строят закрытыми (при температуре tн < -30 оС), полуоткрытыми (tн = -20…-30 оС) и открытыми (tн > -20 оС). В закрытых котельных все оборудование размещают внутри здания; в полуоткрытых часть оборудования, не требующего постоянного наблюдения, выносят из здания; в открытых защищают только фронт котлов, насосы и щиты управления.Оборудование котельной компонуют таким образом, чтобы здание ее можно было построить из унифицированных сборных конструкций. Одна торцевая стена должна быть свободной на случай расширения котельной. В котельных площадью более 200 м2 предусматриваются два выхода, находящихся в противоположных сторонах помещения, с дверьми, открывающимися наружу. Одна из дверей по размерам должна обеспечивать возможность переноса оборудования котельной (хотя бы в разобранном виде). При размещении оборудования необходимо соблюдать следующие требования.Расстояние от фронта котлов до противоположной стены должно быть не менее 3 м, при механизированных топках не менее 2 м. Для котлов, работающих на газе или мазуте, минимальное расстояние от стены до горелочных устройств 1 м. Перед фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы, насосы и тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта принимается не менее 1,5 м. Проходы между котлами, котлами и стенами котельной оставляют равным не менее 1 м, а между котлами с боковой обдувкой газоходов - 1,5 м. Чугунные котлы с целью сокращения длины котельной устанавливают попарно в общей обмуровке. Просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями конструкций покрытия здания должен быть не менее 2 м.3.6 Технико-экономические показатели работы котельнойРабота котельной оценивается ее технико-экономическими показателями.Часовой расход топлива, кг/ч(62)где Фр - расчетная тепловая нагрузка котельной, Вт; q - удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м3),; к.а - КПД котельного агрегата. Если в котельной установлены паровые и водогрейные котлы, то под к.а понимают его среднезвешенное значение для котлоагрегатов обоего вида с учетом доли вырабатываемой им теплоты.Часовой расход условного топлива, кг/ч(63)Годовой расход топлива (т или тыс.м3)(64)где Qгод - годовой расход теплоты, ГДж/год.Годовой расход условного топлива (т или тыс.м3)(65)Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс.м3/ГДж)(66)Удельный расход условного топлива (т/ГДж или тыс.м3/ГДж)(67)Коэффициент использования установленной мощности котельной(68)где Фуст - суммарная тепловая мощность котлов, установленных в котельной, МВт; 8760 - число часов в году.Таблица 7 – Технико-экономические показатели котельной№ПоказательВеличины1Годовое количество отпущенной теплоты, ГДжв том числе на отопление, ГДжна горячее водоснабжение, ГДжна технологические нужды, ГДж32874,526789,42105,82Расчетная тепловая нагрузка, кВт11658,13Установленная мощность котельной, кВт138704Годовой расход натурального топлива, т11757705Годовой расход условного топлива, т14285806Годовое потребление электрической энергии, кВт·ч10879857Годовое потребление воды, м338745698Численность обслуживающего персонала, чел.289Коэффициент использования установленной мощности0,3910Удельный расход натурального топлива, кг/ГДж4211Удельный расход условного топлива, кг/ГДж5012Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/ГДж313Удельный расход воды, м3/ГДж5014Годовые эксплуатационные расходы, руб.в том числе на амортизацию, руб.на текущий ремонт, руб.на заработную плату, руб.на топливо, руб.на электроэнергию, руб.на воду, руб.прочие расходы, руб.1760541727964,548704987527984563785416548563115Себестоимость тепловой энергии, руб./ГДж501,2Список использованной литературыТеплотехника /В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.М.: Высш. шк., 2000. 671с.Драганов Б.Х. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве /Б.Х. Драганов, А.Б. Кузнецов, С.П. Рудобашта.М.:Агропромиздат, 1990.463 с.КрутовВ.И.Теплотехника /В.И. Крутов. М.:Машиностроение,1986. 319 сПерепелица В.Н., Найдыш А.Ф. Методические указания к курсовому проекту производственно-отопительной котельной сельскохозяйственного назначения. Иркутск: Иркутский СХИ, 1979. 68 с.Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов / Е.Я. Соколов. 6-е изд., перераб. М.: Издательство МЭИ, 1999. 472Лебедев В.И. Расчет и проектирование теплогенирирующих установок систем теплоснабжения: Учеб.пос./В.И. Лебедев, Б.А. Пермяков, П.А.Хаванов. М.: Стройиздат, 1994. 358 с.Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве: учебное пособие для вузов / А.А. Захаров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1985. 175 с.Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве: учебник для вузов / А.А. Захаров. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1986. 288 с.Теплотехника и теплоэнергетика. В 4-х книгах под.ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина 3-е изд. Перераб. и доп.Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей; Правила техники безопасности при эксплуациитеплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителй. СПб.: ДЕАН,2001Рудобашта С.П. Теплотехника: учебник для вузов / С.П. Рудобашта. Изд. второе, доп. М.: Издательство «Перо», 2015. 672 с.Ривкин С.Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара: справочник: рекоменд. гос. службой стандартных справочных данных / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. 80 с.Теплоснабжение: учебник для вузов / А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В.Н. Братенков, Е.Н. Терлецкая; под ред. А.А. Ионина. М.: Стройиздат, 1982. 336 с.Теплоснабжение: учебное пособие для студентов вузов / В.Е. Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков, И.Б. Пронина, В.А. Слемзин. М.: Высшая школа, 1980. 408 с.Теплоснабжение животноводческого комплекса: метод. указания к курсовой работе по курсу «Теплоснабжение сельского хозяйства» по специальности 3114 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства / Сост. А.Г. Соколов. Иркутск, 1990. 58 с.Теплотехника [Текст]: метод. указ. к курсовой работе для студентов по направлениям «Агроинженерия», «Теплоэнергетика» / Иркут. гос. с.х. акад.; авт.сост.: И.В. Алтухов, Г.В. Лукина. Иркутск: ИрГСХА, 2010. 70 с.