Руденко. Проектирование автономных систем теплоснабжения предприятий по переработке животноводческого сырья
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ (МГУПП) Г.С. РУДЕНКО ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО СЫРЬЯ Учебное пособие МОСКВА 2012 МИНИСТЕРСТВО ОБPAЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ (МГУПП) Кафедра " Энергосбережение и термогидродинамические процессы" Г.С. РУДЕНКО ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО СЫРЬЯ Учебное пособие для студентов направлений подготовки уровня бакалавриата 260200 (мясо), 260200 (молоко) и 260200 (рыба). МОСКВА 2012 УДК. 658.264 ББК 31.38 Р 83 Рецензенты: Брязун В.А., д.т.н., проф. кафедры «Процессы, аппараты и теплотехнологии пищевых производств» Московского государственного университета пищевых производств; Бурыкин А.И., к.т.н., вед. науч. сотрудник ГНУ «Всероссийский научноисследовательский институт молочной промышленности Россельхозакадемии» Руденко Г.С. Системы теплоснабжения мясокомбинатов и молочных заводов: учебное пособие / Г.С. Руденко. – М. : МГУПП, 2012. - 103 с. ISBN 978-5-89168-247-4 В работе приведены устройства и характеристики автономных систем теплоснабжения мясокомбинатов и молочных заводов. Дана методика определения параметров теплоносителей, составления тепловых балансов предприятий при автономном теплоснабжении и сменных графиков тепловых нагрузок. Обоснованы принципы рационального подбора теплогенераторов пара и горячей воды, другого теплотехнического оборудования. Приведена методика расчета потребности предприятий в топливе и определения технико-экономических показателей работы систем теплоснабжения. В оформлении работы принимал участие инженер Денисов С.В. Переиздание утверждено кафедрой «Энергосбережение и термогидродинамические процессы» ISBN 978-5-89168-247-4 © МГУПП, 2012 ВВЕДЕНИЕ Энергосбережение и повышение энергоэффективности промышленных предприятий являются одним из направлений модернизации экономики Российской Федерации и повышения конкурентоспособности отечественной продукции. Предприятия мясной и молочной промышленности относятся к энергоемким производствам. Доля энергозатрат в издержках производства мясных и молочных продуктов без учета стоимости сырья превышает 20 % и в связи с ростом стоимости топлива и электроэнергии имеет устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. В связи с этим актуальной является проблема создания новых и модернизации существующих систем теплоснабжения (СТ) мясокомбинатов и молочных заводов с целью повышения их энергоэффективности и надежности обеспечения предприятий теплоносителями с регламентируемыми технологическими требованиями параметрами. Данная работа практически соответствует учебному пособию Г.С. Руденко «Системы теплоснабжения мясокомбинатов и молочных заводов» (М. : МГУПБ, 2011) с учетом некоторых уточнений и дополнений и базируется на многолетнем опыте курсового проектирования в Московском государственном университете прикладной биотехнологии. ЦЕЛЬ, ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Целью данной работы является подготовка будущих специалистов к самостоятельной инженерной работе по проектированию и эксплуатации СТ предприятий отрасли. В процессе выполнения курсовой работы студенту предстоит использовать знания, полученные при изучении теплотехнических дисциплин "Теплотехника", "Энергосбережение на предприятиях отрасли", "Современные энергетические технологии" и "Энергоэффективность тепловых процессов", для инженерных расчетов тепловых схем предприятий, подбора теплогенераторов пара и горячей воды и другого теплотехнического оборудования, приобрести навыки работы с научно-технический литературой, справочными пособиями и тепловыми схемами. Важное значение имеет формирование творческого подхода к решению конкретных инженерных задач, умение выбрать из нескольких вариантов наиболее рациональное техническое решение, освоение методик технико-экономического обоснования принимаемого решения. Для успешного выполнения работы необходимы также остаточные знания по изучаемым ранее дисциплинам (математике, физике, инженерной графике, технологии отрасли и др.). Исходные данные для проектирования СТ включают в себя: вид СТ (автономная); тип предприятия (мясокомбинат или молочный завод); месторасположение предприятия; 3 производственную программу по выработке основных энергоемких видов продукции; технические условия по отпуску теплоэнергии другим пищевым производствам; основные характеристики собственной котельной; характеристики наружных сетей; Кроме того, ведущий преподаватель может выдать спецзадания по расчету и подбору какого-либо теплотехнического оборудования. Образцы форм заданий на курсовую работу представлены ниже (формы 1,2). Работа включает в себя расчетную и графическую части. В главе 2 приведена методика расчета тепловых нагрузок и подбора паровых котлов и водоподогревателей систем горячего водоснабжения применительно к автономному теплоснабжению предприятия. В главе 3 представлены методики расчета и подбора отдельных элементов СТ. Конкретные задачи определяются ведущим преподавателем в спецзадании. Глава 4 посвящена методике выполнения технико-экономических расчетов. Задача выполнения графической части работы состоит в том, что на основании выполненных расчетов студент должен синтезировать тепловую схему, отдельные фрагменты которой представлены на рис. 1-7, с учетом количества и типов выбранного теплотехнического оборудования. Тепловая схема предприятия представляется в формате А4 или А2. В расчетно-пояснительной записке студент должен дать краткую характеристику предприятия и его теплового хозяйства, изложить методику выполнения инженерных расчетов и представить результаты расчетов в табличном виде. Их форма дана в табл. 1-14. Инженерные расчеты выполняются в системе единиц СИ, однако допускается применение и других единиц (времени – год, сутки, смена, час; массы – т; и др.). Расчетно-пояснительная записка заканчивается выводами, в которых необходимо кратко и четко указать полученные результаты и возможности их практического применения. В расчетно-пояснительной записке необходимо привести список использованной научно-технической литературы и других источников. Перед защитой работы рекомендуется в режиме самотестирования проверить степень подготовки ответами на контрольные вопросы. 4 Формы заданий на работу Форма 1 Задание на курсовую работу "Проект автономного теплоснабжения мясокомбината от собственной котельной" Факультет Курс Группа Студент Направление подготовки бакалавров ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ 1. Месторасположение предприятия 2. Производственная мощность на выработке основных видов продукции: - мясо (собственный убой) - мясо (поступление со стороны в замороженном состоянии) - колбасные изделия - сухие животные корма - жир - консервы - мясо птицы _____________________________ _____________________________ т/смену _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ т/смену т/смену т/смену т/смену туб/смену т/смену 3. Отпуск теплоты сторонним предприятиям : - наименование предприятия - отпуск пара - возврат конденсата - температура возвращаемого конденсата _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ т/смену % °С 4.Характеристика котельной: - вид топлива - резервное топливо - резерв установленной тепловой мощности - температура питательной воды _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ % °С 5. Характеристики наружных теплопроводов - способ прокладки _____________________________ - расстояние от котельной до теплопункта производственного корпуса _____________________________ 6. Спецзадание _____________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5 м Форма 2 Задание на курсовую работу "Проект автономного теплоснабжения молочного завода от собственной котельной" Факультет Курс Группа Студент Направление подготовки бакалавров ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ 1. Месторасположение предприятия _____________________________ 2. Производственная мощность на выработке основных видов продукции: - цельно- и кисломолочная продукция - масло животное - сыры - сухое молоко - консервы молочные _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ т/смену т/смену т/смену т/смену туб/смену 3. Отпуск теплоты сторонним предприятиям : - наименование предприятия - отпуск пара - возврат конденсата - температура возвращаемого конденсата _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ т/смену % °С 4.Характеристика котельной: - вид топлива - резервное топливо - резерв установленной тепловой мощности - температура питательной воды _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ % °С 5. Характеристики наружных теплопроводов - способ прокладки - расстояние от котельной до теплопункта производственного корпуса _____________________________ _____________________________ 6. Спецзадание _____________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 6 м Глава 1 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОТРАСЛИ 1.1. Общая характеристика систем теплоснабжения (СТ) При переработки животноводческого сырья на предприятиях мясной и молочной промышленности широко применяются тепловые процессы нагревания и охлаждения продуктов, выпаривания, сушки и др. Эти процессы используются при варке, обжарке и копчении колбасных изделий и свинокопченостей, вытопке пищевых и технических жиров, производстве сухих животных кормов, клея и желатина, пастеризации и стерилизации молочных продуктов, сушке молока, крови, размораживании мяса, выработке мясных и молочных консервов и т.д. Кроме того, значительное количество теплоэнергии расходуется на нужды горячего водоснабжения, отопления и вентиляции. В качестве теплоносителей на предприятиях отрасли применяется влажный насыщенный водяной пар, горячая и перегретая вода, горячий воздух и продукты создания топлива. Выбор теплоносителей определяется технологическими требованиями при термообработке сырья биологического происхождения, конструктивными особенностями теплоиспользующего оборудования и технико-экономическими соображениями. Теплоносители характеризуются термодинамическими параметрами (давлением, температурой, плотностью, энтальпией) и теплофизическими свойствами (теплоемкостью, динамической и кинематической вязкостью, температуропроводностью, теплопроводностью и др.), которые определяют интенсивность теплообмена и, соответственно, производительность оборудования и скорость тепловой обработки продукции. Энергетический потенциал теплоносителей определяется их давлением, температурой, теплотой фазового перехода в процессах кипения или конденсации. Кроме того, при выборе теплоносителя учитываются возможность аккумулирования теплоты, скорость его движения, возможность транспортирования на значительные расстояния и коррозионная активность. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют водяной пар и горячая вода. Пар в качестве теплоносителя применяется в различных технологических аппаратах, а также в водоподогревателях систем горячего водоснабжения и водяного отопления, в калориферах для подогрева воздуха. Пар, используемый в рекуперативных теплообменных аппаратах, называется глухим. В связи с широким применением контактной термообработки продукции (например, варки колбасных изделий) в качестве теплоносителя в них используются острый пар, конденсат которого не может быть использован для подпитки паровых котлов. Необходимо отметить, что пар практически незаменим в выпарных и сушильных установках. 7 В сравнении с горячей водой и другими теплоносителями пар обеспечивает наибольшую теплоотдачу, что позволяет уменьшить поверхности теплообмена и, соответственно, размеры оборудования и диаметры теплопроводов. Кроме того, транспортирование пара осуществляется за счет его внутренней энергии, обусловленный избыточным давлением, создаваемым в котле. Электроэнергия при этом требуется только для перекачки конденсата из сборных конденсатных баков, расположенных в тепловых пунктах производственных цехов предприятий. На предприятиях отрасли применяют влажный насыщенный пар давлением до 1,4 МПа при степени его сухости до 95 %. С увеличением давления и, следовательно, температуры пара его термодинамическая эффективности в качестве теплоносителя возрастает. Однако необходимо иметь в виду, что во многих технологических процессах отрасли в связи с переработкой сырья биологического происхождения имеются ограничения по допустимым температурам теплоносителя. В связи с этим необходимо предусматривать возможность снижения давления подаваемого из котельной пара и, соответственно, его температуры с помощью редукционных устройств. В некоторых технологических процессах (например, сушке молочных продуктов) может применяться пар с давлением выше 1,4 МПа и даже перегретый пар. Достаточно широко в качестве теплоносителя применяется горячая, а также перегретая вода. Температура воды для мойки оборудования, полов, специальных транспортных средств и коммунальных нужд предприятий не должна превышать 65…70 ºС. В некоторых технологических процессах (шпарка свиных туш и шерстных субпродуктов, тушек птицы, варки окороков и др.) применяется вода с температурой до 95 ºС. В системах водяного отопления в качестве теплоносителя для подогрева циркуляционной воды и в калориферах для подогрева воздуха в качестве греющего теплоносителя может применяться перегретая вода, вырабатываемая в водогрейных котлах в собственной котельной или получаемая от ТЭЦ. Горячая вода имеет большую теплоемкость, что обеспечивает, хотя и меньшую по сравнению с паром, но достаточную теплоотдачу и, что очень важно, позволяет использовать в устройствах для аккумулирования тепловой энергии. Использование воды в качестве теплоносителя упрощает устройство систем отопления и горячего водоснабжения, создает возможности наиболее экономичного качественного регулирования режимов отпуска теплоты. Кроме того, вода как теплоноситель отвечает повышенным требованиям санитарногигиенических нормативов. Применяемое в котельных оборудование для химической обработки воды и ее деаэрации практически полностью нейтрализует ее агрессивные свойства и коррозионную активность. Использование в качестве теплоносителя перегретой воды позволяет сократить количество циркулирующей воды в закрытых системах и благодаря этому снизить металлоемкость теплопроводов и расход электроэнергии на привод насосов. Следует учитывать, что расход электроэнергии на транспортировку как горячей, так и перегретой 8 воды снижает ее конкурентоспособность в качестве теплоносителя по сравнению с паром. Кроме того, к недостаткам воды следует отнести большие утечки при авариях, которые к тому же не всегда можно оперативно выявить и затем устранить. Горячий воздух в качестве теплоносителя применяют в системах воздушного отопления цехов и термических камерах с регулируемым термовлажностным режимом (например, сушки колбасных изделий). Для нагрева воздуха в калориферах используется водяной пар или перегретая вода. Необходимо иметь в виду, что при этом определяющим фактором является не термодинамическая эффективность теплоносителя, а технологические регламентные требования по температуре и относительной влажности воздуха, а также возможность их оперативного регулирования. Продукты сгорания природного газа, а в некоторых случаях и жидкого топлива, в качестве теплоносителя применяются при опалке свиных туш, шерстных субпродуктов, производстве технического клея. Целесообразность их применения обусловлена требованиями к температуре теплоносителя, которая должна достигать 500 ºС и более. При этом сами опалочные печи структурно к СТ не относятся, но энергетический потенциал уходящих дымовых газов может быть использован в утилизационных установках для выработки горячей воды, которые являются структурным элементом СТ. СТ предприятий отрасли подразделяются на автономные, централизованные и комбинированные. Наиболее распространены автономные СТ на базе собственных паровых или водогрейных котельных. Автономные СТ безальтернативны в городах и населенных пунктах, не имеющих ТЭЦ или крупных групповых котельных, работающих на теплообеспечение комплекса пищевых производств. Вторым аргументом в пользу автономного теплоснабжения является расстояние от предприятия до источника теплоэнергии, которое не должно превышать 4-5 км. К достоинствам автономных СТ относятся гарантированная чистота пара, используемого для контактной термообработки пищевых продуктов, а также возможность установки резервных теплогенерирующих мощностей, необходимых для обеспечения пиковых тепловых нагрузок в сезон переработки животноводческого сырья, а также для увеличения производственных мощностей предприятий. По экономическим соображениям автономное теплоснабжение, как правило, предпочтительней по сравнению с централизованным, так как себестоимость вырабатываемой в собственных котельных теплоэнергии ниже тарифа на теплоэнергию от ТЭЦ или договорной цены пара, получаемого от котельных других предприятий. К недостаткам автономных СТ относятся более высокие по сравнению с ТЭЦ удельные расходы топлива на выработку тепловой энергии, рост потребности в производственных площадях и численности вспомогательного персонала для обслуживания топливного хозяйства. При автономном теплоснабжении от собственных котельных также значительно возрастают вредные выбросы в окружающую среду, что особенно важно для предприятий, расположенных в больших городах с более жесткими экологическими нормативами. 9 При централизованном теплоснабжении источниками тепловой энергии являются ТЭЦ или крупные котельные, находящиеся на балансе других предприятий. Предельно допустимый радиус централизованного теплоснабжения предприятий определяется стоимостью потерь теплоты при транспортировке теплоносителей и затратами на устройство наружных тепловых сетей и не должен превышать 4-5 км. При теплоснабжении от ТЭЦ предприятие получает пар низкого давления (до 0,6…0,8 МПа) и перегретую воду температурой до 150 ºС, возвращая обратную воду температурой ниже 70 ºС и частично конденсат температурой 70…80 ºС. При теплоснабжении мясокомбинатов или молочных заводов от котельных других предприятий поступает влажный насыщенный пар давлением до 1,2 МПа, а обратно возвращается до 60 % конденсата. Очевидным преимуществом централизованного теплоснабжения является отсутствие котельной и уменьшение численности персонала для обслуживания теплового хозяйства. При этом устраняются такие вредные выбросы в окружающую среду, как оксиды углерода, серы, азота, сбросы систем химической очистки воды и др. Основным элементом централизованных СТ являются центральные тепловые пункты (ЦТП), в которых размещаются распределительные коллекторы пара, прямой и обратной теплофикационной воды, водоподогреватели систем отопления и горячего водоснабжения, конденсатные баки и бакиаккумуляторы горячей воды, насосы для горячей воды, циркуляционной воды системы водяного отопления и конденсата, штатные приборы теплового контроля, приборы коммерческого учета поступающего пара, перегретой воды и возвращаемого конденсата, а также расходомеры для внутризаводского учета потребления теплоносителей отдельными производственными и вспомогательными цехами предприятия. При комбинированном теплоснабжении пар на технологические нужды вырабатывается в собственных котельных, что гарантирует его чистоту и возможность использования в смесительных, теплообменных аппаратах для контактной тепловой обработки пищевых продуктов. Для вспомогательных нужд (горячего водоснабжения, отопления и вентиляции) целесообразно в качестве греющего теплоносителя использовать перегретую теплофикационную воду от ТЭЦ. Такая схема теплоснабжения экономически оправдана при условиях, что: расстояние от предприятия до ТЭЦ не превышает 1-2 км, что не приводит к большим потерям теплоты при транспортировке теплоносителей; предприятие не имеет возможности наращивать установленную мощность паровых котлов; тариф на отпускаемую ТЭЦ теплоэнергию ниже себестоимости теплоэнергии, вырабатываемой в собственной котельной; режим работы производственных цехов, особенно в отопительный период года, ограничивается одной рабочей сменой. 10 Инженерная инфраструктура комбинированных СТ аналогична автономному теплоснабжению, а ЦТП может располагаться непосредственно в помещениях, примыкающих к зданию котельной. При автономном теплоснабжении в случае наличия избыточных теплогенерирующих мощностей часть вырабатываемого пара может отпускаться на договорных началах другим предприятиям, как правило, относящимся к пищевым производствам. В этом случае в договора включаются требования по количеству и качеству возвращаемого конденсата. Традиционно в автономных СТ для получения тепловой энергии применяются паровые котлы типов ДЕ, КЕ и Е. Однако на предприятиях малой мощности, особенно молочных заводах, вместо паровых котлов можно применять водогрейные, которые с учетом снижения тепловых нагрузок в нерабочие смены и выходные дни являются более конкурентоспособными. Замена пара в качестве теплоносителя перегретой воды технически целесообразна для предприятий, на которых отсутствуют производство сухого молока и молочных консервов. 1.2. Структурные элементы СТ Инфраструктура СТ предприятий отрасли состоит из отдельных элементов, имеющих определенное функциональное назначение и размещенных во всех зданиях и сооружениях предприятий. При этом они технологически между собой взаимосвязаны и составляют единую тепловую схему, в которой часть материальных потоков теплоносителей образует замкнутый контур, а вторая часть функционирует в открытом режиме (системы распределения горячей воды и использования "острого" пара в тепловых технологических аппаратах контактного типа). К основным элементам теплового хозяйства предприятий относятся котельные установки, топливное хозяйство, системы отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, технологического потребления пара и горячей или перегретой воды, подготовки питательной воды, а также системы сбора и использования конденсата. Образно говоря, "сердцем" СТ являются котельные установки, которые, в свою очередь, включают собственно котлоагрегаты, водяные экономайзеры, дутьевые вентиляторы, дымососы, дымовые трубы, натрий-катионитовые фильтры для умягчения подпиточной воды, деаэраторы для удаления из питательной воды растворенных газов, питательные насосы, а также системы теплового контроля и безопасности как котлоагрегатов, так и другого теплотехнического оборудования, размещенного в котельном цехе и примыкающим, как правило, к нему центральном тепловом пункте (ЦТП). Инфраструктура топливного хозяйства зависит от вида сжигаемого топлива. В качестве котельно-печного топлива на предприятиях отрасли применяются природный газ, мазут и уголь. На предприятиях мясной и молочной промышленности малой мощности, расположенных в сельской местности, в качестве топлива в водогрейных котельных может использоваться дизельное топливо. 11 Наиболее распространенным видом топлива является природный газ. Это объясняется высокой эффективностью газифицированных котельных, значительно более низкими по сравнению с другими видами топлива стоимостью газа и вредными выбросами в окружающую среду, простотой обслуживания и возможностью обеспечения нормативных санитарно-гигиенических требований для обслуживающего персонала. Газовое хозяйство котельных включает газораспределительные пункты, обеспечивающие снижение давления магистрального газа до рабочего, газопроводы высокого и низкого давления, узлы учета потребляемого газа и другие технические средства контроля параметров газа и обеспечения технической безопасности газового хозяйства. Топливное хозяйство котельных, работающих на угле, состоит из устройств для складирования топлива, механизированной подачи топлива в топки котлов и удаления шлаков из топки, а также его складирования. Устройство топливного хозяйства при этом требует значительных производственных площадей и применения тяжелого ручного труда. Кроме того, сжигание в топках угля приводит к росту вредных выбросов в атмосферу и загрязнению примыкающих к котельной производственных площадей предприятия. По технико-экономическим показателям котельные, работающие на угле, уступают газифицированным котлам: коэффициенты полезного действия котлов ниже, удельные расходы топлива на выработку теплоэнергии выше. Возрастает при этом и себестоимость вырабатываемого пара или перегретой воды. Поэтому стратегическим направлением энергетической политики предприятий отрасли является подключение к магистральным газопроводам и модернизация котлов с целью перевода на сжигание природного газа, а при выработке их ресурсного потенциала замена на современные котлоагрегаты, работающие на газообразном топливе. Технически наиболее сложным является устройство мазутного хозяйства котельных, включающего емкости для хранения мазута, мазутопроводы, циркуляционные мазутные насосы и устройства для подогрева мазута. Следует иметь в виду, что мазутное хозяйство необходимо и при работе котлов на природном газе, когда мазут применяется в качестве резервного топлива. Из вышеизложенного следует, что структурно топливное хозяйство не включено в тепловую схему предприятия, но функционально их связь очевидна, так как продукты сгорания топлива используются в качестве греющего теплоносителя в испарительных поверхностях нагрева котлоагрегата и водяном экономайзере, а в котельных установках средней мощности могут применяться в воздухоподогревателе и пароперегревателе. А в котельных установках, работающих на мазуте, вырабатываемый в котлах пар применяется для разогрева мазута и его распыливания в широко применяемых паровых форсунках. Обязательным элементом тепловой схемы являются размещенный непосредственно в котельной распределительный паровой коллектор. Принципиальная схема трубопроводов питательной воды и паропроводов, функционально связывающие питательные насосы, экономайзеры, паровые котлоагрегаты и распределительный коллектор пара, показана на рис.1. 12 Рис. 1. Схема выработки и распределения пара: 1 - паровые котлоагрегаты; 2 - экономайзеры; 3 - питательные насосы; 4 - расходомеры пара; 5 - распределительный паровой коллектор На нем показан наиболее распространенный вариант распределения пара на технологические и вспомогательные нужды предприятия, а также отпуск пара сторонним потребителям. Как правило, такими потребителями являются пищевые производства (рыбзаводы, хлебзаводы, овощеконсервные предприятия и др.). Основным потребителем пара являются разнообразные технологические аппараты, которые подразделяются на рекуперативные, использующие "глухой" пар, и смесительные, в которых применяется "острый" пар. Принципиальная схема потребления пара на технологические нужды представлена на рис. 2. 13 Рис. 2. Схема технологического паропотребления: 1 - рекуперативные паропотребляющие аппараты; 2 - паропотребляющие аппараты контактного вида (смесительные); 3 - конденсатоотводчики; 4 - утилизационный рекуперативный теплообменник для переохлаждения конденсата; 5 - редукционные устройства для снижения давления (и соответственно температуры) пара; 6 - расходометры пара. В связи с тем, что при тепловой обработке сырья животного происхождения существуют ограничения по допустимой температуре греющего теплоносителя, в тепловой схеме предусматривается установка редукционных устройств. В них происходит снижение давления насыщенного пара и, соответственно, температуры до установленного технологическими регламентами уровня в зависимости от вида производимой продукции. После рекуперативных паропотребляющих аппаратов, согласно правилам технической эксплуатации теплового оборудования и тепловых сетей, должны устанавливаться конденсатоотводчики, обеспечивающие пропуск конденсата, но препятствующие пропуску несконденсировавшегося "пролетного" пара, что позволяет более эффективно использовать энергетический потенциал греющего пара. Современные конденсатоотводчики при правильной эксплуатации могут снизить пропуск 14 "пролетного" пара до 3 %. При этом степень использования энтальпии греющего пара достигает 85 %. Как показывают наши исследования, выполненные на предприятиях отрасли, наибольшие резервы экономии тепловой энергии заключены в рациональном устройстве и эксплуатации конденсатного хозяйства. Принципиальная схема сбора конденсата изображена на рис. 3. Рис. 3. Схема сбора конденсата: 1 - конденсатный бак; 2 - конденсатный насос; 3 - расходомер возвращаемого от сторонних потребителей конденсата. Конденсатные баки обычно устанавливаются в тепловых пунктах производственных зданий и размещаются в подвальных или полуподвальных помещениях. При этом для исключения потерь теплоты и массы конденсата с "пролетным" паром и паром "вторичного" вскипания пароконденсатную смесь, образующуюся после рекуперативных паропотребляющих аппаратов, целесообразно использовать в качестве греющего теплоносителя в утилизационных теплообменниках для нагрева воды или воздуха, необходимых для обеспечения вспомогательных нужд производственных цехов (горячего водоснабжения, водяного и воздушного отопления). Для отопления производственных, административно-бытовых и вспомогательных зданий и сооружений предприятий отрасли могут использоваться водяной пар низкого давления, горячая вода и горячий воздух. Применение в качестве теплоносителя водяного пара оправдано только во вспомогательных цехах с большими удельными отопительными характеристиками (гаражах, складах и т.п.). Горячий воздух в качестве греющего теплоносителя целесообразен в цехах с регулируемым термовлажностным режимом (камеры для сушки колбас и др.). Наибольшее распространение получили водяные системы отопления, которые отличаются простотой устройства, достаточно высокой технической надежностью и возможностями оперативного регулирования парамет15 ров теплоносителей и, соответственно, температуры воздуха в отапливаемых помещениях, особенно в ночное время и нерабочие дни. Системы водяного отопления могут быть централизованными и децентрализованными. В централизованных системах отопления водоподогреватели, циркуляционные насосы, приборы теплового контроля и учета размещаются в ЦТП, который обычно примыкает непосредственно к зданию котельной. Централизованные системы отопления применяются на предприятиях малой и средней мощности. На предприятиях большой мощности, характеризующимися наличием достаточно большого количества рассредоточенных на производственной площадке зданий и сооружений, целесообразно устраивать децентрализованные системы отопления, что позволяет снизить их капиталоемкость и потери тепловой энергии при транспортировке прямой и обратной воды отопления. На рис. 4 показана схема централизованного водяного отопления с 2 параллельно установленными пароводяными подогревателями. В связи с тем, что давление греющего пара для большинства пароводяных подогревателей не должно превышать 0,7 МПа, а поступающий из котельной пар может иметь более высокое давление, в тепловой схеме предусматривается установка редукционного устройства. Рис. 4. Схема водяного отопления предприятия: 1 - рекуперативный пароводяной подогреватель; 2 - редукционное устройство; 3 - расходомер пара; 4 - отопительный прибор; 5 - циркуляционный насос; 6 - конденсатоотводчик. Все выше изложенное применительно к системам водяного отопления справедливо и для систем горячего водоснабжения. На рис. 5 изображена тепловая схема централизованной системы горячего водоснабжения для получения горячей воды температурой до 65…70 ºС, используемой на мойку оборудова16 ния, полов и коммунально-бытовые нужды предприятия. Наличие в тепловой схеме бака-аккумулятора позволяет обеспечить пиковое потребление горячей воды, которое приходиться на конец рабочей смены. В связи с тем, что в некоторых технологических процессах для тепловой обработки продукции необходима горячая вода температурой до 95 ºС, в тепловой схеме предусмотрен догрев воды в теплообменнике, в котором греющим теплоносителем является пароконденсатная смесь после конденсатоотводчиков рекуперативных паропотребляющих аппаратов. Рис. 5. Схема горячего водоснабжения предприятия: 1 - рекуперативный пароводяной подогреватель; 2 - конденсатоотводчик; 3 - редукционное устройство; 4 - расходомер пара; 5 - бак-аккумулятор горячей воды; 6 - насос; 7 - коммерческий расходомер отпускаемой горячей воды; 8 - водоводяной теплообменник для догрева воды до t = 90…95 ºC; 9 - расходомер воды. В связи с тем, что эксплуатация многих технологических аппаратов по переработке животноводческого сырья сопряжена с вредными выбросами, необходима принудительная вентиляция производственных цехов. В отопительной период года избыточный воздух необходимо подогревать до установленной санитарно-гигиеническими нормами температуры. При автономном теплоснабжении предприятий для подогрева воздуха применяются паровые калориферы, а при централизованном или комбинированном - водяные, что позволяет использовать в них в качестве греющего теплоносителя перегретую воду, получаемую от ТЭЦ. 17 Надежность и долговечность работы паровых котлов и другого теплотехнического оборудования, а также качество вырабатываемого пара зависят от качества питательной воды. Лучшей питательной водой является конденсат, но в связи с использованием "острого" пара, а также утечками пара и конденсата при их транспортировке, необходима подпитка котлов умягченной и очищенной от растворенных газов водой. Принципиальная схема питания котлов водой показана на рис. 6. Рис. 6. Схема подготовки питательной воды: 1 - деаэратер; 2 - конденсатный бак; 3 и 4 - натрий-катионитовые фильтры соответственно первой и второй ступени умягчения; 5 - конденсатный насос; 6 - питательные насосы. При централизованном или комбинированном теплоснабжении предприятий в тепловой схеме отсутствуют структурные элементы, функционально связанные с производством пара (собственно котлоагрегаты, экономайзеры, система подготовки воды и питания котлов). В остальном система пароснабжения, начиная с распределительного парового коллектора, пар в который поступает от сторонних источников (ТЭЦ или котельной другого предприятия), и за18 канчивая системой сбора конденсата, принципиальных отличий не имеет. Но при этом конденсат из сборного бака возвращается поставщикам теплоэнергии. При получении пара от котельных других предприятий устройство систем горячего водоснабжения, отопления и вентиляции тоже не имеет существенных различий. Принципиально отличается их устройство при получении от ТЭЦ перегретой теплофикационной воды, которая используется в качестве греющего теплоносителя в водоподогревателях водяного отопления и горячего водоснабжения (рис. 7). Целесообразно применять последовательную схему использования греющего теплоносителя сначала в водоподогревателе системы отопления, а затем – горячего водоснабжения. Такая схема применяется в отопительный период года. При отсутствии отопительной нагрузки предусматривается отключение водоподогревателя системы отопления и подача прямой теплофикационной воды, поступающей от ТЭЦ, через байпасную линию в водоподогреватель системы горячего водоснабжения. Данная тепловая схема создает предпосылки для полного возврата на ТЭЦ теплофикационной воды, что вносится в договор о теплоснабжении предприятия в качестве обязательного условия наряду с установленным коэффициентом возврата конденсата. Рис. 7. Схема использования теплоты теплофикационной воды от ТЭЦ: 1 - водоводяной подогреватель системы отопления; 2 - водоводяной подогреватель системы горячего водоснабжения; 3 - бак-аккумулятор горячей воды; 4 - резервный пароводяной подогреватель (пар подается от собственной котельной); 5 - насос для подачи горячей воды; 6 - отопительные приборы; 7 - циркуляционный насос системы водяного отопления; 8 - расходомеры прямой и обратной теплофикационной воды; 9 расходомер воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения. 19 Глава 2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК И ПОДБОР ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ 2.1. Обоснование типоразмера предприятия Некоторые технические и экономические характеристики предприятий отрасли зависят от их мощности, которая определяется в основном ассортиментом и объемами производства основных видов продукции. В связи с этим данные характеристики предоставляются в зависимости от типоразмера мясокомбината или молочного завода. 2.1.1. Применительно к молочным заводам определяющий типоразмер характеризуется суммарным за смену количеством перерабатываемого сырья Пс с базисной жирностью 3,6 %, необходимого для выпуска заданного ассортимента продукции. Нормы расхода молока на выработку продукции Ni приведены в приложении 2. Величина Пс определяется по формуле: n Пс Пi Ni , т/смену. i 1 2.1.2. Для мясокомбинатов за параметр, определяющий типоразмер предприятия, принимается сменная выработка колбасных изделий Пки. 2.2. Обоснование параметров вырабатываемого пара. Основным теплоносителем как в автономных, так и в комбинированных СТ является влажный насыщенный пар, требования к которому приведены в разделе 1.1. Давление пара в котлах должно обеспечивать их рациональную эксплуатацию и поэтому должно быть близким к номинальному, которое для применяемых на предприятиях отрасли котлов типа ДЕ и КЕ составляет до 1,4 МПа. (Приложения 12, 13). В процессе эксплуатации котлов в связи с неизбежной внутритрубной коррозией происходит уменьшение толщины стенок барабанов котлов и кипятильных труб и, соответственно, снижаются их прочностные характеристики. В связи с этим органы котлонадзора после проведения технической диагностики кипятильных труб и барабанов котлов обычно устанавливают допустимое рабочее давление пара в котлах, которое должно быть ниже номинального. Как показывают исследования, рабочее давление пара в котлах в период их полной загрузки составляет от 0,8 до 1,3 МПа. На этот диапазон и необходимо ориентироваться при обосновании давления пара. При этом следует учитывать, что максимально возможное давление пара необходимо для молочных заводов, производящих сухое молоко, так как температура горячего воздуха, подаваемого в сушильные камеры должна составлять до 175 ºC, а для нагрева воздуха до такой температуры необходим насыщенный водяной пар давлением 20 до 1,3 МПа. Степень сухости пара, вырабатываемого в котлах, не превышает 0,95, хотя обычно, как показывают наши исследования, существенно ниже. При проектировании тепловой схемы следует принимать величину степени сухости пара в пределах от 0,85 до 0,95. Студент вправе выбрать начальные значения давления пара и степень его сухости самостоятельно, но должен уметь обосновать такой выбор. В дальнейшем параметры пара, который после его использования в качестве теплоносителя в рекуперативных теплообменных аппаратах превращается в пароконденсатную смесь, изменяются. На рис. 8 в качестве примера показаны давление, энтальпия и степень сухости пара, используемого в i-цехе. P Рис. 8. Процессы изменения параметров пара: A – влажный насыщенный пар на распределительном паровом коллекторе; B – влажный насыщенный пар на входе в производственный корпус; Ci – влажный насыщенный пар на распределительном паровом коллекторе i-цеха (после дросселирования); Di – пароконденсатная смесь после рекуперативных паропотребляющих аппаратов i-цеха где: АВ – процесс транспортировки пара; ВСi – дросселирование пара в рекуперативном устройстве; 21 СiDi – процесс изменения параметров пара в процессе теплообмена в рекуперативном технологическом аппарате; РА, РВ, РСi – давление пара соответственно на распределительном паровом коллекторе, на входе в цех после редукционного устройства; РDi – давление пароконденсатной смеси после рекуперативного технологического аппарата; hA, hB, hСi – энтальпия пара соответственно в распределительном коллекторе, до и после редукционного устройства; hDi – энтальпия пароконденсатной смеси после рекуперативного технологического аппарата; ХА, ХВ, ХСi – степень сухости пара соответственно на распределительном коллекторе, до и после редукционного устройства; ХDi – степень сухости пароконденсатной смеси (доля несконденсировавшегося «пролетного» пара). 2.3. Параметры теплоносителей в реперных точках автономной СТ. Под реперными понимаются узловые точки тепловой схемы, в которых определяются параметры теплоносителей, необходимые для выполнения тепловых расчетов отдельных структурных элементов СТ. Реперные точки автономной СТ показаны на рис. 9, а их характеристики приведены в табл. 1, 2. 2.3.1. Заполнение табл. 1 и 2 начинается с точки А в соответствии с выбранным давлением пара РА и степенью сухости ХА. Температура пара tA находится по приложению 1. Энтальпия пара hA рассчитывается по формуле: hA hA rА Х А, кДж/кг, где hA и rА - энтальпия кипящей воды и теплота парообразования при давлении РА, кДж/кг (приложение 1). 2.3.2. Далее целесообразно продолжить заполнение табл. 1 и 2 по хронологической цепочке технологического паропотребления. Давление пара в точке В рассчитывается с учетом гидравлического сопротивления паропровода между распределительным паровым коллектора в котельной и тепловом пункте производственного корпуса. Потери давления пара принимаются равными 8…12 кПа на 100 м длины трубопровода. Потери теплоты при транспортировке пара по изолированному паропроводу составляет до 1,5 % на 100 м его длины. С учетом этих потерь находится энтальпия пара hB. Температура насыщения пара в точке В определяется по приложению 1. 22 23 Рис. 9. Реперные точки системы теплоснабжения: 1 - котельная установка; 2 - распределительный паровой коллектор; 3 -водоподогреватель системы отопления; 4 - водоподогреватель системы горячего водоснабжения; 5 - редукционные устройства; 6 - смесительные теплоиспользующие аппараты; 7 - рекуперативные теплоиспользующие аппараты; 8 – утилизационный теплообменник; 9 - конденсатный бак А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, Л, М, Н, О - реперные точки; Пт, Пс, Пг, Пв - соответственно паропроводы в технологические цеха, сторонним потребителям, в системы горячего водоснабжения и водяного отопления; В х, Вг, Впр, Вобр, Вп, Вкон - соответственно водопроводы холодной и горячей воды системы горячего водоснабжения, прямой и обратной воды отопления, питательной воды и конденсата Степень сухости пара ХВ рассчитывается по формуле: Х В (hB hB ) / rВ , где hB и rВ - энтальпия кипящей воды и теплота парообразования при давлении РВ, кДж/кг (приложение 1). 2.3.3. Следующим этапом является расчет параметров пара после редукционных устройств отдельных технологических цехов (реперные точки Гi). Давление пара в этих точках находится по приложениям 5, 6. Энтальпия пара при дросселировании в редукционных устройствах остается неизменной и поэтому hB = hГi. Температуры пара в этих точках находится по приложению 1. Степень сухости пара в точках Гi рассчитывается по формуле: Х Гi (hГi hГi ) / rГi , где hГi и rГi - энтальпия пара кипящей воды и теплота парообразования при давлении РГi, кДж/кг (приложение 1). 2.3.4. После рекуперативных паропотребляющих аппаратов пар превращается в пароконденсатную смесь, содержащую в себе несконденсировавшийся «пролетный» пар. Давление пароконденсатной смеси РДi принимается на 10-12 % ниже давления греющего пара на входе в паропотребляющие аппараты РГi. Энтальпия пароконденсатной смеси hДi рассчитывается по формуле: hДi hДi rДi Х ПП , i где hДi и rДi - энтальпия кипящей воды и теплота парообразования при давлении РДi, кДж/ кг (приложение 1). Х ПП - доля «пролетного» пара в пароконденсатной смеси в технологических i цехах по выработке отдельных видов продукции (приложения 5 и 6),%. 2.3.5. Пароконденсатная смесь, поступающая от рекуперативных паропоребляющих аппаратов, используется в качестве теплоносителя в утилизационном теплообменнике для подогрева воды (рис. 2). Температуру переохлажденного конденсата tE можно принять равной 70…80 ºC. Давление конденсата после утилизационного теплообменника РЕ с приемлемой для инженерного расчета точностью можно принять на 10 % ниже средневзвешенного давления РДi. 2.3.6. На основании данных табл. 1 и 2 необходимо в масштабе построить эпюры изменения давления, температуры, энтальпии и степени сухости пара от 24 распределительного парового коллектора в котельной до конденсатоотводчиков паропотребляющих аппаратов. Характеристики этих эпюр даны на рис. 10. Рис. 10. Эпюры параметров пара в реперных точках технологического паропотребления. 25 2.3.7. При устройстве централизованных систем горячего водоснабжения и водяного отопления водоподогреватели устанавливаются в ЦТП, расположенном в здании котельной или примыкающем к нему. В связи с этим потерями энтальпии при транспортировке пара на короткое расстояние можно пренебречь. Параметры пара в реперной точке Б в этом случае определяются его давлением после дросселирования в редукционном устройстве РБ. Величину РБ рекомендуется принимать равной 0,6 - 0,7 МПа. Температура пара tБ находится по приложению 1. Энтальпия пара hБ по указанной ранее причине принимается равной hА. Степень сухости пара ХБ рассчитывается по формуле: Х Б (hБ hБ ) / rБ , где hБ , hБ и rБ - энтальпия пара, кипящей воды и теплота парообразования при давлении РБ, кДж/ кг (приложение 1). 2.3.8. Давление пароконденсатной смеси после водоподогревателя системы отопления РЖ принимается на 10 - 15 % ниже давления греющего пара РБ. Доля «пролетного» пара в пароконденсатной смеси ХЖ составляет 0,05 0,10. Температура пароконденсатной смеси в точке Ж соответствует давлению Рж (приложение 1). Энтальпия пароконденсатной смеси hЖ рассчитывается по формуле: hЖ hЖ rЖ Х Ж , кДж/кг, где hЖ и rЖ - соответственно энтальпия кипящей воды и теплота парообразования при давлении РЖ, кДж/ кг (приложение 1). 2.3.9. Аналогично принимаются давление, доля «пролетного» пара в пароконденсатной смеси, температура и энтальпия пароконденсатной смеси после пароводяного подогревателя системы горячего водоснабжения (реперная точка 3). 2.3.10. Температура конденсата, возвращаемого от сторонних потребителей (при их наличии) в точке И, определяется исходными данными на проект. 2.3.11. Для автономной системы теплоснабжения температуры прямой t Л и обратной tм воды системы водяного отопления зависят от средней температуры наружного воздуха tНВ за отопительный период года. Значения tНВ находятся в зависимости от месторасположения предприятия по приложению 10. Температуры tЛ и tм определяются по эмпирическим формулам: t л 99 1,13tНВ , С , t м 52 0,5tНВ , С , 26 2.3.12. Температура холодной воды, поступающей в водоподогреватель системы горячего водоснабжения, tH составляет 10 - 15 ºC. Температура горячей воды после водоподогревателя t0 принимается равной 65 - 70 ºC. 2.4. Расходы теплоты и пара на технологические нужды Расход теплоты на технологические нужды зависит от объемов выпуска продукции и удельных расходов теплоты на их производство, Он рассчитывается на рабочую смену для сезона переработки сырья. 2.4.1. Расход теплоты на выработку отдельных видов продукции определяется по формуле: Qi qi Пi, ГДж/смену, где Пi - выработка отдельных видов продукции, т/смену (для консервов – туб/смену); qi - удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции для соответствующего типоразмера предприятия, ГДж/т (для консервов ГДж/туб). Их значения приведены в приложениях 3, 4. 2.4.2. Общий расход теплоты на технологические нужды находится по формуле: QТН (1 ТН n ) Qi , ГДж/смену, 100 i 1 где ТН - коэффициент, учитывающий расход теплоты на выработку продукции, для которой отсутствуют нормативы удельного расхода теплоты, %. 2.4.2.1. Для мясокомбинатов величина коэффициента ТН находится по формуле: ТН 15,7 0,17 ПКИ , %, где ПКИ - сменная выработка колбасных изделий, т/смену. 2.4.2.2. Значение ТН для молочных заводов рассчитывается по формуле: ТН 18,2 0,024 ПС , %, где ПС - расход сырья на выработку заданного ассортимента продукции, т/смену. 2.4.3. Расход пара на выработку отдельных видов продукции Д i находится из уравнения: Qi Д i ГПi hГi hДi 1 ГПi hГi 103 , ГДж/смену, 27 где ГП - доля глухого пара в его общем потреблении при выработке отдельi ных видов продукции (приложения 5, 6); hГi - энтальпии пара, подаваемого в технологические цеха, кДж/кг (табл. 1, 2). hДi - энтальпия пароконденсатной смеси после рекуперативных паропо- требляющих аппаратов кДж/кг (табл. 1, 2). 2.4.4. формуле: Общий расход пара на технологические нужды определяется по ДТН (1 ТН ) Д т/смену . 100 i, 2.4.5. Результаты расчетов представляются в табл. 3. 2.5. Расходы теплоты и пара на нужды отопления Расход теплоты на отопительные нужды рассчитывается для двух режимов. По средней температуре наружного воздуха для отопительного сезона находится сменный расход теплоты на отопление, который в дальнейшем входит в нормативный тепловой баланс предприятия при подборе паровых котлов. Данная температура является также определяющим фактором при расчете годового расхода теплоты на нужды отопления с учетом продолжительности отопительного периода года для города, в котором расположены предприятия. Расчет и подбор водоподогревателей системы водяного отопления выполняется по максимальной тепловой нагрузке системы отопления для средней пятидневки года температуры наружного воздуха самой холодной в зависимости от месторасположения предприятия. При выполнении данной работы принимается условие, что инфраструктура предприятия включает: производственный корпус, административно-бытовой корпус и корпус, в котором размещены вспомогательные цеха. Расход теплоты на отопление здания котельного цеха и ЦТП включается в собственные нужды котельной и в балансе расхода теплоты на отопительные нужды предприятия не учитывается. 2.5.1. Объем производственного корпуса по наружному периметру для мясокомбината рассчитывается по эмпирической формуле: VПК (23 0,8ПКИ ) 103 , м3 . 2.5.1.1. Объем административного бытового корпуса мясокомбината VАБК составляет 20 – 23 % от объема производственного корпуса, а объем вспомогательного корпуса VВК соответственно – 23 – 26 %. 2.5.2. Аналогично находится объем по наружному периметру производственного корпуса для молочного завода: VПК (12 0,085ПС ) 103 , м3 . 28 2.5.2.1. Объем административного бытового корпуса молочного завода VАБК составляет 15 – 18% от объема производственного корпуса, а объем вспомогательного корпуса VВК соответственно – 25 – 30 %. 2.5.3. По приложению 10 находятся: средняя температура наружного воздуха за отопительный период года t H ; средняя температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года t*. 2.5.4. Температуры воздуха в отапливаемых зданиях tВ обосновывается авторами работы самостоятельно с учетом опыта посещения предприятий отрасли во время прохождения производственной практики. 2.5.5. Удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий определяются по формулам: для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года: qОТi V3д0,167 (1,3 0,01t Н ), Вт / ( м3 К ), i для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: q*ОТi V3д0,167 (1,3 0,01tН * ), Вт / ( м3 К ), i где - эмпирический коэффициент, учитывающий материал и толщину наружных стен зданий (для кирпичных стен =1,7…2,0, а для железобетонных =2,2…2,5). да: 2.5.6. Расход теплоты на отопление зданий определяется по уравнениям: для средней температуры наружного воздуха за отопительный период го- QОТi qОТi V3дi (tBi t Н ) 109 , ГДж / смену, для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: Q*ОТi q*ОТi V3дi (tBi t *Н ) 109 , ГДж / смену, где - продолжительность 8-часовой рабочей смены, с. 2.5.7. Общезаводские расходы теплоты на отопительные нужды составляют: для средней температуры наружного воздуха: k QОТ = QОТi , ГДж / смену; i 1 для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: 29 k Q*ОТ Q*ОТ , ГДж / смену. i 1 2.5.8. Расходы пара на подогрев циркуляционной воды системы отопления находятся из уравнений: для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года: QОТ Д ОТ (hБ hЖ ) 103 / П , ГДж / смену; для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: Q*ОТ Д *ОТ (hБ hЖ ) 103 / П , ГДж / смену; где Д ОТ и Д *ОТ - соответственно расходы пара в пароводяных подогревателях для расчетных температурных режимов наружного воздуха, т/смену; П - коэффициент полезного использования теплоты пара в водоподогревателях ( П =0,92…0,95). 2.5.9. Результаты расчетов представляются в табл. 5. 2.6. Расходы теплоты и пара на вентиляционные нужды Расход теплоты на подогрев воздуха для нужд вентиляции, а также выполняется для 2 температурных режимов (раздел 2.5). При составлении нормативного теплового баланса предприятия используется расход теплоты на вентиляцию для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года. В данной работе необходимо найти расход теплоты на вентиляцию проВ составляет 60 - 80% от изводственных цехов, внутренний объем которых VПК объема производственного корпуса по наружному периметру VПК . Вентиляция помещений административно-бытового корпуса и корпуса вспомогательных цехов не предусматривается. 2.6.1. Расход теплоты на вентиляцию производственных цехов для температурного режима, соответствующего средней температуре наружного воздуха, находится по уравнению: QВ qВ VпкВ (tВ t Н ) 109 , ГДж / смену, где qВ - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт / м3 К (приложение 9). 2.6.2. Максимальный расход теплоты на вентиляцию имеет место при средней температуре наружного воздуха за самую холодную пятидневку года. Он определяется по формуле: 30 Q*В B qВ VпкВ (tВ t*Н ) 109 , ГДж / смену, где B - коэффициент, учитывающий изменение удельной вентиляционной характеристики здания при снижении температуры наружного воздуха ( B =0,95…0,98). 2.6.3. Расход пара на подогрев воздуха на нужды вентиляции в паровых калориферах определяется из уравнений: - для средней температуры наружного воздуха за отопительный период года: QВ Д В (h Г h Д ) 103, ГДж / смену, где h Г - средневзвешенное значение энтальпии пара, поступающего в производственные цеха предприятия, кДж/кг (табл. 1, 2); h Д - средневзвешенное значение энтальпии пароконденсатной смеси, возвращаемой из производственных цехов, кДж/кг (табл. 1, 2); - для средней температуры наружного воздуха за самую холодную пятидневку года: Q*В Д *В (h Г h Д ) 103, ГДж / смену. 2.6.4. Результаты расчетов расходов теплоты на вентиляцию представляются в табл. 6. 2.7. Расходы теплоты и пара на нужды горячего водоснабжения Расход горячей воды определяется для условий работы технологических цехов при полной загрузке оборудования в сезон переработке сырья. 2.7.1. Расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции рассчитываются по формуле: VГВi Wi Пi , м3 / смену, где Wi - удельные расходы горячей воды на выработку продукции, м 3/т (для консервов – м3/туб). Значение Wi приведены в приложениях 7 и 8. 2.7.2. Расход горячей воды на коммунально-бытовые нужды определяется по формуле: Vкбн ГВ n Wi Пi , м3 / смену; 100 i1 где ГВ - доля расхода горячей воды на коммунально-бытовые нужды от ее нормируемого расхода на выработку продукции, % (приложения 7 и 8). 2.7.3. Общий расход горячей воды составляет: 31 n VГВ VГВ Vкбн , м3 / смену. i 1 i 2.7.4. Расход теплоты на нагрев воды в пароводяных подогревателях (при автономном теплоснабжении) определяется по формуле: QГВ VГВ С р (t0 tН ) 106 , ГДж / смену, где С р - теплоемкость воды при постоянном давлении при температуре, равной полусумме температур горячей t0 и холодной воды tН, кДж / кг К (приложение 26); - плотность воды при этой же температуре, кг/м3 (приложение 26). 2.7.4.1. Расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях Д ГВ находится из уравнения: QГВ Д ГВ (hБ hЗ ) 103 /П , ГДж / смену. 2.7.5. Результаты расчетов расходов теплоты и пара на нужды горячего водоснабжения представляются в табл. 4. 2.8. Тепловой баланс СТ Тепловой баланс предприятия характеризует распределение теплоэнергии на различные нужды. Он составляется на календарные промежутки времени: год, месяц, неделю, сутки, смену, час. В связи с тем, что производственная мощность предприятия при их проектировании чаще всего рассчитывается на рабочую смену, то и соответствующий производственной мощности нормативный тепловой баланс целесообразно составлять в расчете на рабочую смену для максимальных объемов переработки животноводческого сырья. Для мясокомбинатов максимальная производственная нагрузка (сезон переработки сырья) приходится на последний квартал года. Максимальные объемы переработки сырья на молочных заводах соответствуют лактационному периоду у дойных коров, который приходится на май – октябрь. Таким образом, именно октябрь является наиболее обоснованным периодом для составления нормативного теплового баланса. Тем более что в октябре включаются в работу системы отопления и подогрева приточного воздуха на нужды вентиляции при температуре наружного воздуха, близкой к средней за отопительный период года. Различают тепловой баланс потребления теплоэнергии на производственные и объективно обусловленные ими вспомогательные нужды и тепловой баланс выработки теплоэнергии, включающий дополнительно отпуск теплоты сторонним предприятиям и расход теплоты на собственные нужды теплоцеха (котельной, ЦТП и топливного хозяйства). 32 2.8.1. Баланс потребления теплоэнергии представляется суммой: Qпот QТН QГВ QОТ QВ , ГДж / смену. 2.8.1.1. Аналогичный вид имеет баланс потребления пара: Дпот ДТН Д ГВ Д ОТ Д В , т / смену. 2.8.1.2. Структурные параметры баланса потребления теплоэнергии представляют собой отношения соответствующих составляющих баланса к общему потреблению тепловой энергии или пара: Q Q ТН ТН 100,%; ОТ от 100,%; Qпот Qпот Q QВ ГВ ГВ 100,%; 100,%. В Qпот Q пот Аналогично определяются структурные параметры материального баланса потребляемого пара. 2.8.2. Баланс выработки теплоэнергии характеризуется уравнением: Qвыр QТН QГВ QОТ QВ QСТ QСН , ГДж / смену, где QСТ и QСН - соответственно отпуск теплоэнергии сторонних потребителям и расход теплоэнергии на собственные нужды теплоцеха, ГДж/смену: QСТ ДСТ (hА ВЗ hИ ) 103 , ГДж / смену; Д СТ - отпуск пара сторонним предприятиям, определяемый по данным приборного учета, т/смену (установлен заданием на проектирование); ВЗ - доля конденсата, возвращаемого сторонними потребителями по данным приборного учета (также установлена заданием на проектирование). Расход теплоэнергии на собственные нужды теплоцеха составляет от общей выработки теплоэнергии для котельных, работающих на природном газе, до 2 %; на мазуте - до 6…8 % и на угле – до 2,5 %. 2.8.2.1. Структура материального баланса вырабатываемого пара аналогична п. 2.8.1.1 и соответствует структуре теплового баланса выработки теплоэнергии (п. 2.8.2). 2.8.2.2. Структурные параметры балансов выработки теплоэнергии и пара определяются отношением соответствующих составляющих теплового или парового балансов и их общей выработки в котельной. 2.8.3. Структура теплового и парового балансов выработки теплоэнергии представляется в табл. 7. 33 2.9. Графики тепловых нагрузок Важной характеристикой СТ предприятий являются графики тепловых нагрузок. Для этих целей предназначены годовые, суточные, сменные и часовые графики потребления пара, возврата конденсата, получения теплофикационной воды от ТЭЦ, характеризующиеся большой неравномерность. Неравномерность графиков теплопотребления обусловлена неритмичностью поступления сырья в течение года, наличием нерабочих смен, выходных дней, колебаниями температуры наружного воздуха и, соответственно, нестабильностью расходов теплоэнергии на отопительные нужды и приточную вентиляцию и другими факторами. Функциональное назначение графиков тепловых нагрузок многопланово, но в рамках выполняемой работы определяющими являются сменные графики теплопотребления, для которых характерны наличие отопительно-вентиляционной нагрузки и максимального потребления теплоты на технологические нужды. Сменные графики тепловых нагрузок необходимы для обоснования максимальной выработки пара и подбора паровых котлов и водоподогревателей, определения производительности теплотехнического оборудования системы химической очистки питательной воды, расчета утилизационных теплообменников для пароконденсатной смеси, подбора питательных насосов. Для расчета водоподогревателей системы горячего водоснабжения и подбора баков-аккумулятора горячей воды необходим сменный график потребления горячей воды, а для подбора типа и количества паровых котлов – аналогичный график потребления пара. 2.9.1. Часовые расходы горячей воды определяется по формуле: чi VГВ VГВ ГВi 16 ГВ 8 , м3 / ч, i где ГВi - коэффициенты неравномерности графика расхода горячей воды (приложение 11). Результаты расчетов представляются в виде графика, подобного рис. 11 и сводятся в табл. 9. 2.9.2. Часовые расходы пара на технологические нужды рассчитываются по формуле: чi ДТН ДТН ТНi 16 ТН 8 , т / ч. i где ТНi - коэффициент неравномерности потребления пара на технологические нужды (приложение 11). 34 2.9.3. формуле: Часовые расходы пара на выработку горячей воды находятся по чi Д ГВ Д ГВ ГВi 16 ГВ 8 , т / ч. i 2.9.4. Часовые расходы пара на нужды отопления определяются для условия их стабильности в течение смены: Д чi Д ОТ ОТ , т / ч. 8 Рис. 11. Сменный график потребления горячей воды. 2.9.5. ляции: Аналогично определяются часовые расходы пара на нужды вентиДВ , т / ч. 8 Часовые расходы пара сторонними потребителями находятся по Д Вчi 2.9.6. формуле: чi Д ст Д ст стi 16 ст 8 , т / ч. i 35 2.9.7. Часовые расходы пара на собственные нужды теплоцеха определяются по уравнению: чi чi чi чi чi Дсн сн ( Дтн Д ГВ ДОТ Д Вчi Дст ), т / ч. 2.9.8. Общие часовые расходы пара, соответствующие необходимой выработке, пара в котельной, определяются суммой: чi чi чi чi чi Д чi Д тн Д ГВ ДОТ Д Вчi Дст Дсн , т / ч. 2.9.9. Результаты расчетов необходимо представить в виде графика, подобного рис. 12 и сводятся в табл. 10. Рис. 12. Сменный график потребления пара: А - на технологические нужды; Б - на нужды горячего водоснабжения; В - на нужды отопления; Г - на нужды вентиляции; Д - отпуск сторонним потребителям; Е - на собственные нужды котельной и топливного хозяйства. 2.9.10. В заключении данного раздела работы необходимо оценить структуру баланса потребления пара, в %, для максимальной часовой тепловой нагрузки. 36 2.10. Подбор паровых котлов Как для автономных, так и для комбинированных СТ тип и количество паровых котлов подбираются по максимальному часовому расходу пара (см. рис. 12, табл. 10) с учетом следующих рекомендаций: наиболее рациональной является установка котлоагрегатов одного типоразмера, но допускается установка одного из них меньший паропроизводительностью; количество котлоагрегатов должно быть не меньше 3 и не более 5 единиц (при подборе котлов типа Е-1-9 допускается установка 6 котлов); суммарная установленная паропроизводительность котлов должна обеспечивать установленный заданием на проектирование резерв тепловой мощности; необходимо предусматривать возможность остановки любого из установленных котлов на техническую диагностику и достаточно продолжительный ремонт в летний период года при отсутствии отопительно-вентиляционной тепловой нагрузки; выбранные котлы должны обеспечивать максимально достижимые коэффициенты полезного действия; целесообразно рассмотреть несколько вариантов подбора количества и типа котлов и отдать предпочтение варианту с наименьшими суммарным индексом относительных капитальных затрат на строительство котельной. 2.10.1. Характеристики котлоагрегатов типа ДЕ, работающих на природном газе или мазуте, приведены в приложении 12 и типа КЕ, работающих на твердом топливе – в приложении 13. 2.10.2. Для предприятий малой мощности могут применяться котлоагрегаты малой производительности типа Е-1-9 (приложение 14). 2.10.3. Суммарный индекс относительных капитальных затрат Ксум рассчитывается по уравнению: z Ксум К1 Д уст1 (Кi Д устi ), i 2 где К1 и Кi – соответственно индекс относительных капитальных затрат первого и каждого последующего котлоагрегата, ч/т (приложение 15); Д уст и Д уст - соответственно установленная паропроизводительность пер1 i вого и каждого последующего котлоагрегата, т/ч. 2.10.4. формуле: Резерв установленной тепловой мощности котлов находится по 37 Д уст Д ч (max) RД 100%. Д ч (max) где Д уст - суммарная установленная паропроизводительность котельной, т/ч. 2.11. Расчет и подбор паровых подогревателей системы отопления Пароводяные подогреватели подбираются по поверхности нагрева. При подборе водоподогревателей необходимо учитывать следующие рекомендации: - количество установленных теплообменников должно быть не менее 2; - суммарная тепловая мощность водоподогревателей должна обеспечивать резерв теплопроизводительности не менее чем на 20 – 30 %; - установленная тепловая мощность должна обеспечивать возможность вывода из эксплуатационного режима любого из водоподогревателей для его ремонта. 2.11.1. Максимальная мощность водоподогревателей отопления рассчитывается для температурного режима, соответствующего самой холодной пятидневке года: QОТ 106 NОТ , кВт. 8 3600 2.11.2. Температуры прямой tл и обратной tм воды системы отопления принимаются по данным табл. 1 или 2. 2.11.3. Параметры пара и пароконденсатной смеси приведены в табл. 1 или 2. 2.11.4. Температурный график водоподогревателя показан на рис. 13, где температура прямой воды tпр=tЛ, обратной tобр=tм и температура пара и пароконденсатной смеси tН равна температуре реперных точек tБ и tж (табл. 1 и 2). 2.11.5. Средняя разность температур между греющим паром и циркуляционной водой tср определяется по одной из формул: tб 1,7 tм t если б 1,7 tм если то tср то tср tб t м 2 , С; tб t м , С. ln( tб / t м ) 2.11.6. Коэффициент теплопередачи пароводяных подогревателей К ОТ принимается равным 1800 – 2200 Вт / м2 К . 2.11.7. Суммарная требуемая площадь поверхности нагрева водоподогревателей рассчитывается по формуле: 38 * NОТ FОТ , м2. К tср 2.11.8. Тип, количество и характеристики пароводяных подогревателей принимаются в соответствии с данными приложения 16. 2.11.9. Резерв установленный мощности водоподогревателей определяется по формуле: RКОТ Fуст FОТ 100,%, FОТ где Fуст - суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления, м2. Рис. 13. Температурный график водоподогревателей системы водяного отопления: P – давление пара, МПа; tн – температура насыщения пара, ºС; tпр и tобр – соответственно температуры прямой и обратной воды отопления, ºС; Δt' и Δt" – соответственно разности температур теплообменивающихся сред на входе и выходе из аппарата, ºС; Δtб и Δtм – соответственно большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред,ºС; F – площадь поверхности теплообмена, м² 39 2.12. Расчет и подбор паровых подогревателей системы горячего водоснабжения При подборе водоводяных подогревателей системы горячего водоснабжения следует руководствоваться теми же рекомендациями, что и при подборе пароводяных подогревателей системы водяного отопления. 2.12.1. Максимальная тепловая мощность водоподогревателей системы горячего водоснабжения рассчитывается на основании максимального часового ч (max) расхода горячей воды V ГВ (рис. 14, табл. 9) по уравнению: max N ГВ VГВч(max) C p (tO tH ) / 3600, кВт. 2.12.2. Температуры холодной tH и горячей tO воды принимаются по данным табл. 1 или 2. 2.12.3. Параметры пара и пароконденсатной смеси приведены в табл. 1 или 2. 2.12.4. Температурный график водоподогревателя показан на рис. 14, где температура горячей воды tГВ=tО, холодной – tХВ=tН, а температура пара и пароконденсатной смеси tН равна температуре реперных точек tБ и tз (табл. 1 или 2). Рис. 14. Температурный график водоподогревателей системы горячего водоснабжения P – давление пара, МПа; tн – температура насыщения пара, ºС; txв и tгв – соответственно температура холодной и горячей воды, ºС; Δt' и Δt" – соответственно разности температур теплоносителей на входе и выходе из аппарата, ºС; Δtб и Δtм – соответственно большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред,ºС; F – площадь поверхности теплообмена, м² 40 2.12.5. Средняя разность температур между греющим паром и нагреваемой водой tср определяется аналогично п. 2.11.5 2.12.6. Коэффициент теплопередачи водоподогревателей КГВ принимается равным 1400 – 1800 Вт / м2 К . 2.12.7. Суммарная требуемая площадь поверхности нагрева водоподогревателей определяется по формуле: max N ГВ FГВ , м2. К ГВ tср 2.12.8. Тип, количество и характеристики пароводяных подогревателей принимаются согласно данным приложения 16. 2.12.9. формуле: Резерв установленной мощности водоподогревателей находится по ГВ F FГВ уст RFГВ 100,%, FГВ ГВ где Fуст – суммарная поверхность нагрева водоподогревателей, м2. Глава 3 РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В виде дополнения к изложенному в главе 2 расчету теплогенераторов пара и горячей воды преподаватель в качестве спецзадания задает расчет отдельных элементов теплового хозяйства. Этот расчет основывается на результатах, полученных ранее. 3.1. Расчет закрытой системы сбора и использования конденсата при автономном теплоснабжении предприятия Рациональное устройство и эксплуатация систем сбора конденсата, относящегося к наиболее перспективным видам тепловых вторичных энергоресурсов является необходимым условием повышения энергоэффективности СТ и обеспечения их эксплуатационной надежности. Максимально возможный возврат конденсата, являющегося наилучшей питательной водой для котлов, обеспечивает значительную экономию реагентов на химическую обработку подпиточной воды (см. рис. 6) и способствует повышению долговечности теплопроводов в связи со снижением их коррозионного износа. Следует учитывать, что даже при установке после рекуперативных паропотребляющих аппаратов (см. рис. 2) современных конденсатоотводчиков в конденсате присутствует несконденсировавшийся «пролетный» пар (прил. 5, 6), 41 содержание которого составляет до 20 %. Благодаря этому пароконденсатная смесь обладает достаточно высоким энергетическим потенциалом и может быть использована в качестве греющего теплоносителя в водоводяном теплообменнике для подогрева воды на нужды горячего водоснабжения или водяного отопления. В дальнейшем излагается методика расчета тепловой схемы сбора и использования пароконденсатной схемы на нужды горячего водоснабжения (рис. 15). Устройство данной тепловой схемы отличается технической простотой и надежностью в эксплуатации. Пароконденсатная смесь в утилизационной теплообменник (3) поступает от технологических паропотребляющих аппаратов, а также паровых калориферов системы вентиляции, расположенных в технологических цехах предприятия. Теплотехническое оборудование данной тепловой схемы размещается в тепловом пункте производственного корпуса. В связи с тем, что на большинстве предприятий отрасли предпочтение отдается централизованным системам горячего водоснабжения и водяного отопления, пароконденсатная смесь от пароводяных подогревателей указанных систем собирается в конденсатный бак, расположенный в ЦТП, который устраивается в здании котельного цеха. При этом пароводяные подогреватели горячего водоснабжения предназначаются для выработки недостающих объектов системы горячей воды, получаемой в утилизационном теплообменнике (см. рис. 15), и могут использоваться в качестве резервных. Конденсат от сторонних потребителей пара возвращается в ЦТП в общий сборный конденсатный бак. Рис. 15. Схема использования теплоты пароконденсатной смеси на нужды горячего водоснабжения: 1 - рекуперативные паропотребляющие аппараты; 2 - конденсатоотводчики; 3 утилизационный рекуперативный водоподогреватель; 4 - конденсатный бак; 5 - конденсатный насос; 6 - бак-аккумулятор горячей воды; 7 - насос; 8 - резервный пароводяной подогреватель. 42 Применительно к данной схеме определяются основные характеристики системы сбора конденсата, рассчитываются и подбираются утилизационные теплообменники, а также баки для сбора конденсата и конденсатные насосы. 3.1.1. Общий сменный выход пароконденсатной смеси от паропотребляющих технологических аппаратов и паровых калориферов, расположенных в производственном корпусе, определяется по уравнению: n Д ПКС ( ПК ) Д ПКСi Д К ( В ) Д ПКС (ТН ) Д В , т/смену, i 1 где Д ПКСi - количество пароконденсатной смеси, возвращаемой из технологических цехов, т/смену: Д ПКСi Д i ГПi , т/смену. n Д ПКС (ТН ) Д ПКСi , т/смену, i 1 где Д i - расходы пара на выработку отдельных видов технологической продукции, т/смену (табл. 3); Д К ( В ) - количество пароконденсатной смеси паровых калориферов, численно равное расходу пара на нужды вентиляции при средней температуре наружного воздуха за отопительный период года Д В (табл. 6). 3.1.2. Коэффициент возврата конденсата от паропотребляющих технологических аппаратов и паровых калориферов производственного корпуса находится по формуле: К ( ПК ) Д ПКС ( ПК ) 100,% . ДТН Д В 3.1.3. Количество теплоты пароконденсатной смеси, подаваемой в качестве греющего теплоносителя в утилизационный теплообменник, рассчитывается по формуле: QПКС ( ПК ) Д ПКС ( ПК ) h Д 10 3 , кДж/смену, где h Д - средневзвешенное значение энтальпии пароконденсатной смеси, кДж/кг: n Д h h , кДж/кг, Д Д i 1 i ГПi i Дi ГПi hДi - энтальпия пароконденсатной смеси отдельных технологических цехов, кДж/кг (табл.1,2) 43 3.1.4. Среднее давление пароконденсатной смеси Р Д определяется по формуле: n РД Р Д Д ПКС i 1 i i n Д ПКС i 1 , кПа. i 3.1.5. Средняя температура пароконденсатной смеси t Н зависит от давления Р Д (приложение 1). 3.1.6. Температура холодной tH и горячей воды tH приведена в табл. 1. 3.1.7. Температурный график противоточного утилизационного водоподогревателя показан на рис. 16. tE tК tН t ХВ Рис. 16. Температурный график утилизационного водоподогревателя (см. рис. 17): P – давление пара, МПа; tн – температура насыщения пара, ºС; txв и tгв – соответственно температуры холодной и горячей воды, ºС; tк – температура конденсата, ºС; ; tпр – промежуточная температура нагреваемой воды в момент завершения конденсации пароводяной смеси, ºС; Δt' и Δt" – соответственно разности температур теплообменивающихся сред на входе и выходе из аппарата, ºС; Δt'пр – промежуточная разность температур теплообменивающихся сред в момент завершения конденсации пара, ºС; FА и Fв - соответственно площади поверхностей нагрева теплообменника, соответствующие зонам конденсации пароконденсатной смеси и переохлаждения конденсата, м² 44 3.1.8. Определяем количество теплоты, отдаваемой в единицу времени греющей пароконденсатной смесью, в утилизационном теплообменнике: Д ПКС ( ПК ) (h Д hК ) 103 N1 , кВт , 8 3600 где hХ - энтальпия конденсата после утилизационного теплообменника, кДж/кг hХ С р tк , кДж / кг; tк - температура конденсата (принимается равной 60-70 С ). 3.1.8.1. Количество теплоты, отдаваемое при конденсации пароконденсатной смеси, N1(A) находится по уравнению: h Д h N1( A) N1 , кВт , hД где h - энтальпия кипящей воды при давлении Р Д , кДж / кг (приложение 1). 3.1.8.2. Количество теплоты, отдаваемое переохлаждаемым конденсатом, N1(В)=N1-N1(А), кВт. 3.1.9. Промежуточная температура нагреваемой воды tпр (см. рис. 16) находится по формуле: N t N1( Б ) to tпр 1( A) Н , C. N1( A) N1( Б ) 3.1.10. Средняя разность температур между пароконденсатной смесью (см. рис. 16, зона А) и нагреваемой водой находится по одной из формул: если если tпр 1,7, t tпр 1,7, t tпр t , С; 2 t t то tсрА пр , С. ln tпр / t то tсрА 3.1.11. Средняя разность температур между переохлаждаемым конденсатом и нагреваемой водой (см. рис. 16, зона Б) рассчитывается по одной из формул: tпр 1,7, t t если пр 1,7, t если то t срБ то t срБ 45 tпр t 2 , С; tпр t , С. ln tпр / t 3.1.12. Коэффициент теплопередачи для зоны переохлаждения пароконденсатной смеси КА принимается равным 1600 – 1900 Вт / м2 К , а для зоны переохлаждения конденсата КВ – 1100 – 1300 Вт / м2 К . 3.1.13. Тепловые мощности утилизационного теплообменника при переохлаждении пароконденсатной смеси NА и переохлаждении конденсата NВ определяются по формулам: N A N1( A) В, кВт; N В N1( В) В, кВт, где В - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимается равным 0,92…0,95). 3.1.14. Площади поверхностей нагрева утилизационного теплообменника для указанных выше зон находятся по уравнениям: NВ NA 2 FA , м2 ; FВ А В ,м . K A tср K В tср 3.1.15. Общая необходимая площадь поверхности нагрева водоподогревателя F определяется суммой: F=FA+FB, м2. 3.1.16. Тип и количество водоподогревателей с учетом резерва теплопроизводительности, обусловленной неравномерностью сменного графика выхода пароконденсатной смеси до 25 %, принимается по данным приложения 17. 3.1.17. В качестве утилизационных водоподогревателей можно использовать пластинчатые теплообменники (приложение 18), для которых коэффициент теплопередачи составляет 4000 – 5000 Вт / м2 К . Количество нагреваемой в утилизационных теплообменниках воды VГВ ( ут) находится из уравнения: 3.1.18. QПКС ( ПК ) VГВ( ут) С р (to tН ), кВт. 3.1.19. Коэффициент обеспечения предприятия горячей водой, вырабатываемой в утилизационном теплообменнике, рассчитывается по формуле: V 8 3600 ГВ ГВ ( ут ) 100%. VГВ 3.1.20. С учетом допускаемого уровня заполнения конденсатного бака, расположенного в тепловом пункте производственного корпуса, неравномерности графика возврата конденсата и периодического режима откачивания конденсата в котельную его вместимость должна быть не менее двукратного среднечасового в течение смены выхода конденсата. 46 3.1.21. Для перекачки конденсата в котельную следует предусматривать 2 конденсатных насоса (рис. 15) одинаковой производительности, устанавливаемых по параллельной схеме. Один из насосов является резервным. Производительность каждого насоса должна составлять не менее полуторакратного среднечасового выхода конденсата. 3.1.22. Конденсатный баланс предприятия в целом определяется суммой: Д к Д ПКС (ТН ) Д К ( В ) Д К ( ГВ ) Д К (ОТ ) Д К (СТ ), т / смену, где Д К ( ГВ ) - количество конденсата, возвращаемого от пароводяных подогревателей, т/смену (численно равно расходу пара на нужды горячего водоснабжения ДГВ). Значение ДГВ приведено в табл. 4. Д К (ОТ ) - количество конденсата, возвращаемого от пароводяных подогревателей, т/смену (численно равно расходу пара на нужды отопления при средней температуре наружного воздуха Д ОТ ). Значение Д ОТ приведено в табл. 5. Д К (СТ ) - возврат конденсата от сторонних потребителей пара, т/смену: Д К (СТ ) ВЗ ДСТ , т/смену, где ВЗ - доля возвращаемого конденсата согласно заданию на проектирование. Общезаводской коэффициент возврата конденсата рассчитывается по формуле: к Д ПКС (ТН ) Д К ( В ) Д К ( ГВ ) Д К (ОТ ) Д К (СТ ) ДТН Д В Д ГВ Д ОТ Д СТ . 3.1.23. Вместимость конденсатного бака, располагаемого в котельной, определяется при условии постоянной подачи конденсата в деаэратор и поэтому должно соответствовать полуторачасовому его среднему возврату в котельную. 3.1.24. Структура конденсатного баланса представляется в табл. 8. 3.2. Определение расходов топлива Расходы натурального и условного топлива необходимы для определения себестоимости вырабатываемой теплоэнергии и других технико-экономических показателей работы СТ. 3.2.1. Выбор конкретного топлива выполняется автором проекта по приложению 25 самостоятельно. При выборе месторождения угля необходимо учитывать расстояние до предприятия и возможность поставки угля железнодорожным транзитом. Выбор магистрального газопровода обосновывается 47 структурой распределительных газовых сетей с учетом расстояния от предприятия до соответствующего газопровода. 3.2.2. Максимальный часовой расход натурального топлива (при условии, что низшая теплота его сгорания QНР практически равна располагаемой теплоте сгорания топлива Q рР ) находится по формуле: Д ч (max) h h Д пр h h 105 A A k k кг нм3 ч (max) В , , QНР Кбр ч ч где Д ч (max) - максимальная выработка пара, т/ч (рис. 12); hА – энтальпия вырабатываемого в котла пара, кДж/кг (табл. 1-2); hК – энтальпия питательной воды, кДж/кг (табл. 1-2); Дпр – количество воды непрерывной продувки котла, т/ч (принимается равным 5 – 10 % от Д ч (max) ); hA - энтальпия котловой воды, кДж/кг (равна энтальпии кипящей воды при давлении вырабатываемого пара РА согласно приложению 1); QНР - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг или кДж/нм3 (прил. 25); Кбр - коэффициент полезного действия (брутто) котлов, % (приложения 12, 13, 14). 3.2.2.1. Максимальный часовой расход условного топлива определяется по формуле: В Вуч(max) ч (max) QНр QНр ( у ) , кг у.т./ч, где QНр ( у ) низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг (равна 29300 кДж/кг у.т.). 3.2.3. Годовая выработка теплоэнергии в автономных СТ определяется суммой отдельных составляющих теплового баланса: год год год год год Q год QТН QГВ QОТ QВгод QСТ QСН , ГДж / год. 3.2.3.1. Годовой расход теплоты на технологические нужды находится по формуле: год QТН QТН п р пм, ГДж / год, где п р - число рабочих смен в год (для мясокомбинатов принимается равным 450…500 и для молочных заводов – 400…550); QТН - сменный расход теплоты, ГДж/смену (табл. 3); 48 пм, - коэффициент эффективной загрузки установленных производственных мощностей предприятий (для мясокомбинатов принимается равным 0,75…0,80 и для молочных заводов – 0,80…0,90). 3.2.3.2. Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения определяется по формуле: год QГВ QГВ п р пм, ГДж / год , где QГВ - сменный расход теплоэнергии на нужды горячего водоснабжения, ГДж/смену (табл. 4). 3.2.3.3. Годовой расход теплоэнергии на отопительные нужды рассчитывается по формуле: год QОТ QОТ 3 пОТ ОТ , ГДж / год , где Q ОТ - сменный расход теплоэнергии на отопительные нужды для средней за отопительный период года температуры наружного воздуха (табл. 5); пОТ - продолжительность отопительного периода года, сутки (приложение 10); ОТ - коэффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности водоподогревателей системы отопления в связи с применением режима «дежурного» отопления в нерабочие смены и выходные дни (принимается равным 0,7…0,75). 3.2.3.4. Годовой расход теплоэнергии на нужды вентиляции рассчитывается по формуле: QВгод Q В п р , ГДж / год , где Q В - сменный расход теплоэнергии на вентиляционные нужды, ГДж/смену (табл. 6). 3.2.3.5. Годовой отпуск теплоэнергии сторонним предприятиям находится по формуле: год QСТ QСТ пСТ СТ , ГДж / год , где QСТ - отпуск теплоты сторонним предприятиям ГДж/смену (табл. 7), пСТ - число рабочих смен сторонних предприятий (принимается равным 350…500); СТ - коэффициент эффективной загрузки сторонних предприятий (принимается равным 0,65…0,85). 3.2.3.6. Годовой расход теплоты на собственные нужды теплоцеха определяется по уравнению: 49 год СН Q год год год год СН QТН QГВ QОТ QВгод QСТ , ГДж / год , 100 где СН - расход теплоты на собственные нужды котельной, % (п. 2.8.2). 3.2.3.7. Структура годового теплового баланса автономной системы ТС представляется табл. 12. 3.2.4. Соответствующий годовому тепловому балансу годовой баланс выработки пара определяется уравнением: год год год год год Д год ДТН Д ГВ ДОТ Д Вгод ДСТ ДСН , т / год , год 3.2.4.1. Годовой расход пара на технологические нужды ДТН : год ДТН ДТН п р пм, т / год , где ДТН - сменный расход пара на технологические нужды, т/смену (табл. 3). 3.2.4.2. Годовой расход пара на нагрев воды для нужд горячего водоснабгод жения Д ГВ : год Д ГВ Д ГВ п р пм, т / год , где Д ГВ - сменный расход пара на нужды горячего водоснабжения, т/смену (табл. 4). год 3.2.4.3. Годовой расход пара на отопительные нужды Д ОТ : год ДОТ Д ОТ 3 пОТ ОТ , т / год , где Д ОТ - сменный расход пара на отопительные нужды для средней температуры за отопительный период года, т/смену (табл. 5). 3.2.4.4. Годовой расход пара на нужды вентиляции Д Вгод : Д Вгод Д В п р , т / год , где Д В - сменный расход пара на нужды вентиляции, т/смену (табл. 6). год 3.2.4.5. Годовой отпуск пара сторонним предприятиям Д СТ : год ДСТ ДСТ пСТ СТ , т / год, где Д СТ - сменный отпуск пара сторонним предприятиям, т/смену (табл. 7). год 3.2.4.6. Годовой расход пара на собственные нужды теплоцеха Д СН : Д год СН год год год год СН ( ДТН Д ГВ Д ОТ Д Вгод Д СТ ) , ГДж / год , 100 где СН - расход теплоты на собственные нужды теплоцеха, % (п. 2.8.2). 50 3.2.5. Годовой расход натурального топлива находится по формуле: 3 Q год 102 т тыс. нм год , В Р бр , QН год 3.2.5.1. Годовой расход условного топлива определяется по формуле: Вугод 3. 3. В Qнр , тут/год , Qнр( у ) Расчет теплопроводов Важной частью расчета СТ является определение диаметров теплопроводов, обеспечивающих необходимую пропускную способность соответствующих теплоносителей. Внутренний диаметр паропровода dВ определяется по формуле: 0,63 К Э0,0475 Д 0,38 dВ , м, ( RЛ Х )0,19 где КЭ – коэффициент эквивалентной шероховатости (принимается равным 2 104 м ); Д – расход пара, кг/с; RЛ – удельное линейное падение давления, Па/м (принимается равным 80…120 Па/м); Х - плотность влажного насыщенного пара, кг/м3: Х (1 х) х, кг / м3 , и - соответственно плотность кипящей воды и сухого насыщенного пара при определенном его давлении, кг/м3: 1 1 , кг / м3 ; , кг / м3 ; и - соответственно удельные объемы кипящей воды и сухого насыщенного пара, м3/кг (приложение 1); х – степень сухого пара для соответствующего паропровода (табл. 1, 2). 3. 3.1. 3.3.1.1. Необходимо определить внутренние диаметры паропроводов, по которым пар с распределительного коллектора подается в производственный корпус, в водоподогреватели систем отопления и горячего водоснабжения (только для автономного теплоснабжения) и сторонним потребителям (рис. 1,9, табл. 1, 2). 3.3.1.2. Внутренние диаметры паропроводов выбираются по приложению 22 (принимается ближайший диаметр, как правило, в сторону его увеличения). 51 3. 3.1.2.1. Внутренний диаметр трубопроводов пароконденсатной смеси находится по уравнению: 0,38 0,63 К Э0,0475 Д ПКС d В 0,19 , м. ( RЛ )0,19 3. 3.1.2.2. Коэффициент эквивалентной шероховатости для конденсатопроводов составляет 1 103 м. 3. 3.1.2.3. Внутренний диаметр конденсатопровода выбирается по приложению 22. 3. 3.1.2.4. Используя данное уравнение, необходимо определить диаметр главного конденсатопровода производственного корпуса, по которому пароконденсатная смесь подается в утилизационный водоводяной подогреватель (рис. 15, табл. 1,2). 3. 3.2. ле: Внутренние трубопроводы горячей воды рассчитывается по форму0,5 VГВ 4 dВ , м, W 3600 ГВ где VГВ – расход горячей воды для соответствующего трубопровода, м3/ч; WГВ – скорость воды, м/с (принимается равной 2,0…2,4 м/с). Глава 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТ Затраты теплоэнергии на технологические нужды и объективно необходимые для работы предприятий отрасли вспомогательные нужды существенно влияют на себестоимость производимой продукции, которая определяет ее конкурентоспособность с растущими объемами аналогичных видов мясных и молочных продуктов на продовольственном рынке Российской Федерации. В связи с этим эффективность инженерных проектов СТ предприятий отрасли должна подтверждаться технико-экономическими показателями. Для повышения энергоэффективности СТ при устройстве тепловых схем должно обеспечиваться внедрение энергосберегающих мероприятий, реализация которых дает значимый экономический эффект и позволяет экономить теплоэнергию и другие виды ресурсов, стоимость которых перманентно растет. К абсолютно очевидным энергосберегающим мероприятиям относятся применение рассмотренной в главе 3 закрытой системы сбора и использования теплоты пароконденсатной смеси, устройство энергоэффективных теплоизоляционных конструкций теплопроводов и теплоиспользующего оборудования, которое будет представлено 52 в данной главе, и другие меры, которые могут быть определены преподавателем-консультантом в качестве спецзадания. 4.1. Определение себестоимости теплоэнергии Себестоимость теплоэнергии является экономическим показателем работы СТ. Она применяется для: оценки эффективности работы собственно теплоцеха; определения энергетической составляющей издержек производства товарной продукции и расчета ее себестоимости; составления договоров на поставку теплоэнергии сторонним предприятиям. Себестоимость теплоэнергии может быть отчетной по итогам работы СТ предприятия за прошедший год и плановой при ее прогнозировании на предстоящий год. Себестоимость рассчитывается за следующие календарные периоды: месяц, квартал, год. Для предприятий отрасли вполне достаточно определять себестоимость теплоэнергии в расчете на календарный год, что объективно снимает влияние различных сезонных факторов (наличие отопительновентиляционной тепловой нагрузки, колебания поставок сырья, плановые капитальные ремонты теплотехнического оборудования, внештатные аварийные ситуации и др.). 4.1.1. Себестоимость выработки 1 ГДж теплоэнергии SQ для автономных СТ находится по формуле: SQ Cгод , , руб./ГДж, Qгод где Qгод - годовая выработка теплоэнергии, ГДж/год. Cгод – годовые затраты на выработку теплоэнергии, руб./год; Значение Qгод принимается по табл. 12. 4.1.2. Годовые затраты Cгод представляются суммой: Cгод Ст Сэл Св Сам Стр Сзп Сстр Спр Снр , руб./год. 4.1.2.1. Стоимость топлива Ст определяется по формуле: ф Ст Вгод SB , руб./год. ф где Вгод - фактический расход топлива, т/год или тыс. нм³/год: ф Вгод Вгод В , т/год или тыс. нм³/год: Вгод – расчетный расход топлива при режимах эксплуатации котлов, близких к номинальным параметрам (паропроизводительности, давлению пара, 53 КПД (брутто), т/год или тыс. нм³/год. Значение Вгод определено ранее (п.п. 3.2.5). ΔВ – дополнительный расход топлива (т/год или тыс. нм³/год), обусловленный снижением КПД (брутто) в связи со снижением паропроизводительности котлов, расходом топлива на работу котлов в состоянии "горячего резерва", аварийными ситуациями и другими факторами, объективно имеющими место при эксплуатации теплового хозяйства предприятий. Анализ работы СТ предприятий показывают, что величина ΔВ составляет до 5 % от расчетного расхода топлива; SB – стоимость закупаемого топлива, руб./т или руб./тыс.нм³ (принимается по текущим ценам на мазут и уголь и тарифам на природный газ). 4.1.2.2. Затраты на электрообеспечение СТ Сэл находится по формулам: Сэл э Wгод Sw , руб./год, где э - коэффициент, учитывающий оплату энергосберегающей организации лимитируемой заявленной установленной электрической мощности, штрафные санкции за несоблюдение договорных условий по графикам электропотребления и сверхнормативную реактивную мощность, сверхнормативное потребление электроэнергии при снижении фактической загрузки электропривода и другие факторы. С учетом реальных режимов эксплуатации СТ данный коэффициент составляет до 1.15; Wгод Qгод WQ , кВт ч / год; Wгод - годовой расход электроэнергии, кВт ч / год ; WQ – удельный расход электроэнергии на выработку теплоты, кВт ч / ГДж ( приложение 23); Sw – тариф на электроэнергию для промышленных потребителей, руб./(кВт ч) ( принимается по текущим ценам). 4.1.2.3. Стоимость потребляемой в СТ воды Св определяется по формуле: Св Vгод Sv, руб. / год; где Sv – тариф на воду для промышленных предприятий, руб./м³; Vгод – годовой расход воды, м³/год: год год Vгод = φv ( VГВ + VХВ ), м³/год; φv – коэффициент, учитывающий ненормируемые потери воды, обусловленные аварийными ситуациями, утечками, продувкой котлов, подпиткой и промывкой системы водяного отопления, промывкой натрийкатионитовых фильтров, ремонтом и гидравлическими испытаниями водоподогревателей, 54 теплосетей и другого оборудования. Применительно к условиям работы СТ предприятий отрасли указанный коэффициент составляет до 1,1; год VГВ – годовой расчетный расход горячей воды на нужды горячего водо- снабжения, м³/год: год VГВ = Qгод ГВ , м³/год; Ср (t о t н ) 106 год VХВ – годовой расход подпиточной химически очищенной воды, м³/год VХВ год Д год 1 10³ , год к м³/год, где Д год - годовая выработка пара, т/год (п. 3.2.4); кгод - среднегодовой коэффициент возврата конденсата. 4.1.2.3.1 Средний за год коэффициент возврата конденсата определяется по формуле: Д Д Д (ОТ ) Д к ( В) Д к (СТ ) , кгод к (ТН ) к ( ГВ) кгод год год год год год Д где Д кгод (ТН ) - годовой возврат конденсата от технологических аппаратов, т/год: Д кгод (ТН ) Д ПКС (ТН ) N р пм , т / год , Д ПКС (ТН ) - сменный возврат конденсата от технологических аппаратов, т/смену (п. 3.1.1) Nр- число рабочих смен в год (п. 3.3.3.1) Ψпм – коэффициент загрузки производственных мощностей (п. 3.2.3); Д кгод ( ГВ ) - годовой возврат конденсата от водоподогревателей системы горячего водоснабжения, т/год (численно равен расходу пара на эти нужды год , п. 3.2.4.2); Д ГВ Д кгод ( ОТ ) - годовой возврат конденсата от водоподогревателей системы вогод , п. дяного отопления, т/год (численно равен расходу пара на эти нужды ДОТ 3.2.4.3) Д кгод ( В ) - годовой возврат конденсата от паровых калориферов системы вентиляции, т/год (численно равен расходу пар на эти нужды Д Вгод , п. 3.2.4.4) Д кгод (СТ ) - годовой возврат конденсата от сторонних предприятий, т/год: 55 год год Д кгод ( СТ ) Д к ( СТ ) Д СТ В З , т/год, Д кгод (СТ ) - годовой отпуск пара сторонним предприятиям, т/год (п.3.2.4.5), определяемый по приборам учета. 4.1.2.4 Амортизация основных фондов Сам находится по формуле: зд об Сам Сам Сам , руб./год, зд об где Сам и Сам - соответственно амортизация зданий ( пассивной части основных фондов) и амортизация оборудования (активной составляющей основных фондов, руб./год зд Сам = К А зд зд 100 100 , руб./год, где К – капитальные затраты на СТ, руб.: К К у Д уст , руб. К у - удельные капитальные затраты на единицу установленной паропроизводительности котельной, руб.∙ч/т пара, (для котельных, работающих на твердом топливе К у определяются по эмпирической формуле: К у =90,76-0,19 Д уст , тыс. руб.∙ч/т; для котельных, работающих на мазуте и природных газов К у находится по эмпирической формуле: 135,3-0,38 Д уст , тыс. руб.∙ч/т); Д уст - общая установленная паропроизводительность котлов, т/ч (раздел 2.9); Азд - норма амортизации зданий, % (принимается равной 2,9 %); зд - доля стоимости зданий в общей стоимости теплоцеха, % (для котельных, работающих на твердом топливе, составляет 42 %, а для котельных, работающих на мазуте или природном газе 30 %); амортизация оборудования рассчитывается по формуле: (100 ззд ) , руб./год, 100 100 об об А Сам =К об где А - норма амортизации оборудования, % (для котельных, работающих на природном газе, составляет – 7,5 %; на мазуте – 10,5 %; угле – 8,5 %). 4.1.2.5. Затраты на текущий ремонт СТР принимается равными 20% от амортизации. 56 4.1.2.6 Заработная плата работников котельной СЗП определяется по формуле: СЗП Z Зшт , руб./год, где Z – число работников, чел.; Z тшт Д уст , чел. тшт - штатный коэффициент, чел∙ч/т (приложение 27); Зшт - зарплата работника теплоцеха, руб./год (принимается самостоятельно с учетом текущей ситуации на рынке труда). 4.1.2.7. Страховые отчисления на заработную плату ССТР , руб./год (в настоящее время составляют 26 % от заработной платы СЗП ). 4.1.2.8. Прочие цеховые затраты на эксплуатацию теплового хозяйства СПР составляют 2 % от суммы предыдущих затрат (п. 4.1.2.1…4.1.2.7). 4.1.2.9. Общезаводские накладные расходы СНР составляет 8…10 % от суммы всех предыдущих затрат (п. 4.1.2.1…4.1.2.8). 4.1.3. Себестоимость выработки 1т пара S Д находится по формуле: SД Сгод , руб./т. Д год 4.1.4. Определить структуру себестоимости теплоэнергии и пара и представить ее в виде табл. 13. 4.1.5. Расчет себестоимости выработки теплоэнергии и пара при комбинированном теплоснабжении предприятия проводится аналогичным образом, но при его выполнении не учитываются расходы пара на нужды горячего водоснабжения и водяного отопления, а также отпуск пара сторонним предприятиям. 4.1.6. Базовая договорная цена на теплоэнергию, отпускаемую другим предприятиям, Ц Q определяется с учетом налога на добавленную стоимость по формуле: Ц Q SQ 1 ндс , руб./ГДж, 100 где ндс - нормативный коэффициент налога на добавленную стоимость, %. 57 4.1.7. Себестоимость горячей воды для нужд горячего водоснабжения находится по уравнению: SVгв SV год QГВ SQ VГВгод , руб./м³, год где QГВ - годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения, ГДж/год (табл. 12); год VГВ - годовой расход горячей воды, м³/год (п. 4.1.2.3); SV - тариф на холодную воду, руб./м³ (п. 4.1.2.3) ; SQ - себестоимость тепловой энергии (таб. 13). 4.1.8. Цена конденсата возвращаемого сторонними потребителями, находится по формуле: Ц К S ХОВ SQ (hК hХ ) 103 руб./т, S ХОВ - себестоимость химически очищенной воды, руб./т (составляет до 10% себестоимости теплоэнергии S Q ); где: hК - энтальпия конденсата, возвращаемого сторонними потребителями, кДж/кг (табл.1.2); hХ - энтальпия холодной воды, кДж/кг (табл.1, 2). 4.2. Расчет теплоизоляционных конструкций наружных теплопроводов Как уже отмечалось, теплоизоляция технологического оборудования и трубопроводов является высокоэкономичным энергосберегающим мероприятием. При этом тепловые потери изолированных объектов не должны превышать установленные СНиП нормативы (приложение 19, 20) для различных способов прокладки теплопроводов. В соответствии с санитарными нормами и требованиями СНиП 2.04.14-88 температура поверхности расположенных в помещениях теплопроводов при температуре теплоносителя ниже 100 ºС не должна превышать 35 ºС, а при температуре теплоносителя более 100ºС – 45ºС. В обслуживаемой зоне на открытом воздухе температура поверхности изоляции с металлическим защитным покрытием должна быть не выше 55 ºС, а для других видов покрытий не должна превышать 60 ºС (Приложение 24). Расчет толщины теплоизоляционного слоя может выполняться для обеспечения заданной плотности теплового потока или заданной температуры поверхности изоляции. В особых случаях выполняются также расчеты с целью предотвращения замерзания содержащейся в трубопроводах воды и предотвращения конденсации влаги на поверхности изоляции. В данной работе авторам проекта 58 необходимо рассчитать толщину теплоизоляционного слоя для обеспечения нормативной плотности теплового потока. Для автономной СТ выполняются расчеты расположенных на открытом воздухе паропроводов, подающих пар в производственный корпус на технологические нужды и в паровые калориферы системы вентиляции, а также сторонним предприятиям. 4.2.1. Диаметры указанных паропроводов принимаются по данным раздела 3.3. 4.2.1.1. Диаметр изолированного паропровода dиз находится из уравнения: ln t t dиз 1 2из A CГ dн d н 2 , qe где из - коэффициент теплопроводности выбранного теплоизоляционного материала, Вт/(м∙К), (приложение 27); t A - температура пара после распределительного парового коллектора (рис.1, табл.1,2); tсг - среднегодовая температура наружного воздуха, ºС; qe - норма плотности теплового потока, Вт/м (приложения 19, 20); d н - наружный диаметр паропровода, м; 2 - коэффициент теплоотдачи от изолированного паропровода к атмосферному воздуху, Вт/(м²∙К), (согласно СНиП 2.04.14-88 принимается равным 29 Вт/(м²∙К); - коэффициент, учитывающий соотношение диаметров изолированного и неизолированного трубопровода (принимается равным 1,7…1,8). 4.2.1.1.1. Расчетная толщина слоя теплоизоляции рассчитывается по формуле: из 0,5(dиз dн ), м . Толщина слоя теплоизоляции принимается кратной 10 мм в сторону большей толщины. 4.2.2. Удельные тепловые потери в окружающую среду для среднегодовой температуры наружного воздуху tсг для неизолированного паропровода qeн определяются по уравнению: 59 qeн t A tсг 1 1 dН 1 , Вт/м, ln 1 d B 2тр dВ 2 dН где 1 - коэффициент теплоотдачи от пара к внутренней стенке трубопровода, Вт / м² К (принимается равным 5…7 Вт / м² К ; d B -внутренний диаметр трубопровода, м; тр - коэффициент теплопроводности стального трубопровода, Вт / м К (принимается равным 40…50 Вт / м К ). 4.2.2.1. Для тех же условий удельные тепловые потери изолированным паропроводом qеиз находятся по формуле: qеиз t A tсг , Вт/м. d d 1 1 1 1 ln Н ln из 1 d1 2тр d В 2из d Н 2 2 dиз 4.2.2.2. Степень энергоэффективности применения тепловой изоляции газопроводов из определяется по формуле: qеН qеиз из 100, % . qеН 4.2.2.3. Результаты расчетов представляются в табл. 11. 4.3. Паспорт энергоэффективности СТ В заключении автору предстоит обобщить полученные результаты в рамках основных расчетов (глава 2) и определенных преподавателем-консультантом спецзаданий по главе 3 и 4. Результаты расчетов сведены в табл. 14, представляющую паспорт энергоэффективности СТ. В методике выполнения работы имеются практически вся необходимая информация для заполнения табл. 14. При этом предполагается творческий подход студентов к решению поставленных задач, самостоятельному обоснованию некоторых необходимых для расчета показателей энергоэффективности и умению найти нужную информацию в научно-технической литературе и Интернете. Авторам проекта рекомендуется также сформулировать свои предложения, направленные на улучшение показателей энергоэффективности СТ, что позволит оценить степень творческого усвоения теплотехнических дисциплины и готовности будущих специалистов к творческой инженерной работе. 60 Результаты расчетов Таблица 1 61 Параметры теплоносителей в реперных точках системы теплоснабжения молочного завода Энтальпия Степень Энтальпия Энтальпия Реперные Характеристика реперных Давление, Температура, конденсата (пасухости пара, воды, точки точек МПа °С роконденсатной пара кДж/кг кДж/кг смеси), кДж/кг 1 2 3 4 5 6 7 8 Распределительный пароА вой коллектор в котель+ + + + ной Подающие паропроводы в Б + + + + водоподогреватели Паропровод на входе в В + + + + производственный корпус Паропровод в тепловом узле цеха производства Г1 + + + + молока и кисломолочной продукции Паропровод в тепловом Г2 узле цеха выработки мас+ + + + ла Паропровод в тепловом Г3 узле цеха производства + + + + масла Паропровод в тепловом Г4 узле цеха сухого молока + + + + 1 Г5 Д1 Д2 Д3 62 Д4 Д5 Е Ж 2 Паропровод в тепловом узле цеха производства консервов Конденсатопровод в тепловом узле цеха производства молока и кисломолочной продукции Конденсатопровод в тепловом узле цеха выработки масла Конденсатопровод в тепловом узле цеха производства сыров Конденсатопровод в тепловом узле цеха производства сухого молока Конденсатопровод в тепловом узле цеха производства консервов Конденсатопровод после утилизационного теплообменника Конденсатопровод после водоподогревателей системы отопления Продолжение таблицы 1 7 8 3 4 5 6 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 6 Окончание таблицы 1 7 8 + + + + + + К Трубопровод питательной воды + + + Л Трубопровод прямой воды отопления + + + М Трубопровод обратной воды отопления + + + Н Трубопровод холодной воды + + + О Трубопровод горячей воды + + + 1 З И 2 Конденсатопровод после водоподогревательной системы горячего водоснабжения Конденсатопровод от сторонних теплопотребителей 3 4 5 63 Таблица 2 Параметры теплоносителей в реперных точках системы теплоснабжения мясокомбината Реперные точки 1 А Б В 64 Г1 Г2 Г3 Г4 Г5 Г6 Характеристика реперных Давление, точек МПа 2 Распределительный паровой коллектор в котельной Подающие паропроводы в водоподогреватели Паропровод на входе в производственный корпус Паропровод в тепловом узле убойного цеха Паропровод в тепловом узле колбасного цеха Паропровод в тепловом узле цеха технических фабрикатов Паропровод в тепловом узле консервного цеха Паропровод в тепловом узле жирового цеха Паропровод в тепловом узле птицецеха Степень сухости пара Энтальпия Температура, пара, °С кДж/кг 3 4 5 6 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Энтальпия конденсата (пароконденсатной смеси), кДж/кг 7 Энтальпия воды, кДж/кг 8 1 Д1 Д2 Д3 Д4 Д5 65 Д6 Е Ж З 2 Конденсатопровод в тепловом узле убойного цеха Конденсатопровод в тепловом узле колбасного цеха Конденсатопровод в тепловом узле цехотехнических фабрикатов Конденсатопровод в тепловом узле консервного цеха Конденсатопровод в тепловом узле жирового цеха Конденсатопровод в тепловом узле птицецеха Конденсатопровод после утилизационного теплообменника Конденсатопровод после водоподогревателей системы отопления Конденсатопровод после водоподогревательной системы горячего водоснабжения 5 6 Продолжение таблицы 2 7 8 3 4 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1 И К Л М Н О 2 Конденсатопровод от сторонних теплопотребителей Трубопровод питательной воды Трубопровод прямой воды отопления Трубопровод обратной воды отопления Трубопровод холодной воды Трубопровод горячей воды 6 Окончание таблицы 2 7 8 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 3 4 5 66 Таблица 3 Результаты расчѐтов расходов теплоты на технологические нужды П, q, Q, Pг, Виды продукции Xr т(туб)/смену ГДж/т(туб) ГДж/смену кПа + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Ненормированное по+ требление теплоты Всего + h r, Рд, кДж/кг кПа + + + + + + + + + + + + хд + + + + + + hд, Д, αгп кДж/кг т/смену + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Таблица 4 Расход теплоты на нужды горячего водоснабжения Виды продукции W, αw, V, tXB(tм), т(туб)/смену м3/т(туб) % м3/смену °С П, + 67 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Ненормируемый расход горячей воды + + + + + + + + tГВ (tн), °С hБ, кДж/кг + + h3, Q, Д, кДж/кг ГДж/смену т/смену + + Всего + + + Таблица 5 Расход теплоты на нужды отопления Здания Vзд, м3 q¯от, Вт/(м3∙К) q*от, Вт/(м3∙К) + + + + + + + + + + + + + Всего + + + + + Q¯от, ГДж/смену Q∙от, ГДж/смену + + + + + + + + + + + t¯H,°C t∙H,°C tBH,°C D ¯от, т/смену D∙от, т/смену + + Таблица 6 Расход теплоты на нужды вентиляции Здания Производственный корпус Vвзд, qв, hx, hПКС, Q¯В, D¯В, Q*в, Д*, tВН,°C tH,°C t*,°C 3 3 м Вт/(м ∙К) ГДж/кг ГДж/кг ГЖд/смену т/смену ГДж/смену т/смену + + + + + + + + + + + Таблица 7 68 Структура сменного теплового баланса Составляющие Технологиче- Горячее водотеплового Отопление ские нужды снабжение баланса 1 2 3 4 Расход теплоты, + + + ГДж/смену Расход пара, + + + т/смену Доля в выработке + + + теплоэнергии, % Доля в выработке + + + пара, % Вентиляция Сторонние Собственные Всего потребители нужды котельной 5 6 7 8 + + + + + + + + + + + + + + + + Таблица 8 69 Структура конденсатного баланса Источники конденсата 1 Рекуперативные паропотребляющие аппараты цехов по выработке _________________________________ + _________________________________ + _________________________________ + _________________________________ + _________________________________ + _________________________________ + Всего из технологических цехов Водонагреватели системы горячего водоснабжения Водонагреватели системы отопления Калориферы системы вентиляции Сторонние предприятия Всего возврат конденсата Выработка пара Доля возвращаемого в котельную конденсата т/смену 2 + + + + + + + + + + + + + % 3 + + + + + + Таблица 9 3 Часовые расходы горячей воды, м /ч Сменный расход, м3/смену + 8-9 + 9-10 + 10-11 + Часовые интервалы 11-12 12-13 + + 13-14 + 14-15 + 15-16 + Таблица 10 Часовые расходы пара, т/ч Потребители Сменный расход, т/смену Технологические аппараты Система горячего водоснабжения Система отопления Система вентиляции Сторонние предприятия Собственные нужды котельной Всего Часовые интервалы 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 + + + + + + + 8-9 + 9-10 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 70 Таблица 11 Эффективность теплоизоляции паропроводов Паропроводы П¯т - в производственный цех П¯г - в систему горячего водоснабжения П¯о - в систему отопления П¯с - сторонним потребителям Часовой расход пара, кг/ч dв, мм dн, мм λиз, Вт/(м∙К) δиз, мм qен, qеиз, Вт/м Вт/м [(qен-qеиз)/qен] ×100, % Таблица 12 Структура годового теплового баланса Составляющие теплового баланса Технологические нужды Горячее водоснабжение ГДж/год + + % + + Отопление Вентиляция Отпуск сторонним потребителям + + + + + + Расход теплоты на собственные нужды котельной + + Всего + + 71 Таблица 13 Структура себестоимости выработки теплоэнергии и пара Статья затрат 1 Стоимость топлива Стоимость электроэнергии Стоимость воды Амортизация Текущие расходы Зарплата затраты, руб/год 2 + + + + + + Себестоимость теплоты, руб/ГДж пара, руб/т 3 4 1 Страховые отчисления Прочие затраты Накладные расходы 2 + + + 3 Всего + + Окончание таблицы 13 4 + Таблица 14 Паспорт энергоэффективности СТ Показатели 1 72 Количество паровых котлов Установленная производительность котлов Годовая выработка пара Коэффициент использования установленной мощности котлов Число рабочих мест Максимальный часовой расход пара Доля "глухого" пара в его общем потреблении на технологические нужды Годовой отпуск пара сторонним потребителям Доля отпускаемого пара от общей выработки Общезаводской коэффициент возврата конденсата Доля технологического теплопотребления от общей выработки теплоэнергии Годовой расход топлива: натурального условного Единица измерения 2 т/ч т/год % т/ч % т/год % % % т(тыс. нм3) тут Числовые значения 3 73 1 Удельный расход топлива на выработку теплоты: натурального условного Среднегодовой коэффициент использования установленной мощности пароводяных подогревателей системы горячего водоснабжения Среднегодовой коэффициент использования установленной мощности пароводяных подогревателей системы отопления Максимальный часовой расход горячей воды Максимальный часовой расход теплоэнергии на отопительные нужды для самой холодной пятидневки года Максимальный часовой расход теплоэнергии на нужды вентиляции для самой холодной пятидневки года Доля горячей воды, вырабатываемой за счет использования теплоты пароконденсатной смеси, от общей потребности предприятия в горячей воде Число работников теплоцеха Производительность труда работников теплоцеха Соотношение между выработкой пара и горячей водой (за год) Капиталоемкость вырабатываемой теплоэнергии Себестоимость 1 ГДж теплоэнергии Доля стоимости топлива в себестоимости теплоэнергии Доля зарплаты работников теплоцеха в себестоимости теплоэнергии Себестоимость горячей воды Стоимость конденсата, возвращаемого сторонними потребителями Себестоимость 1 т пара Продолжение таблицы 14 2 3 (кг(нм3))/ГДж (кгу∙т)/ГДж % % м3/ч ГДж/ч ГДж/ч % ГДж/(чел∙год) т пара/м3 воды руб.∙год/ГДж руб./ГДж % % руб./м3 руб./т руб./т КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие требования предъявляются к теплоснабжению предприятий отрасли? 2. Почему большинство предприятий отрасли имеют собственные котельные? 3. Каковы достоинства и недостатки автономного теплоснабжения предприятий отрасли? 4. В каких случаях целесообразно применение комбинированного теплоснабжения предприятий? 5. Какие системы теплоснабжения предпочтительней по экономическим и экологическим соображениям? 6. Какие вредные выбросы в окружающую среду имеют место при автономном теплоснабжении? 7. В каких случаях целесообразно применять водогрейные котлы? 8. Какие типы котлоагрегатов получили наибольшие распространение на предприятиях отрасли? 9. Каковы основные характеристики паровых котлов? 10.По каким признакам классифицируются паровые котлы? 11.Как котельные установки классифицируются по назначению, мощности, давлению пара? 12.Что понимается под номинальной мощностью и номинальным давлением пара котлов? 13.Чем допускаемое рабочее давление пара в котлах отличается от номинального? 14.Какие требования предъявляются к водяному пару как теплоносителю? 15.Какими термодинамическими параметрами характеризуется водяной пар? 16.В каких случаях на предприятиях отрасли целесообразно применение перегретого пара? 17.Почему в паровых котлах невыгодно поддерживать пониженное давление пара? 18.Для чего в тепловых схемах устанавливаются паровые редукционные установки? 19.Как изменяются параметры пара при его дросселировании? 20.Где на предприятиях отрасли в качестве теплоносителя применяются горячая и перегретая вода? 21.В чем состоят достоинства воды как теплоносителя? 22.Какими термодинамическими параметрами характеризуется вода? 23.Где на предприятиях отрасли в качестве теплоносителя применяется горячий воздух? 24.Какими термодинамическими параметрами характеризуется горячий воздух? 74 25.В каких технологических процессах предприятий отрасли применяются продукты сгорания топлива? 26.Какие виды топлива применяются в технологических процессах предприятий отрасли? 27.Какие виды топлива применяются в качестве котельно-печного? 28.Какова примерная структура топливного баланса предприятий отрасли? 29.Какие виды топлива применяются на предприятиях отрасли в качестве резервного? 30.Сжигание какого вида топлива оказывает наименьший ущерб окружающей среде? 31.В чем заключаются проблемы эксплуатации мазутного хозяйства предприятий? 32.Каковы основные технические характеристики топлива? 33.Чем низшая теплота сгорания топлива отличается от высшей? 34.Что собой представляют внутренний и внешний балласт топлива? 35.Какие элементы входят в состав рабочей массы топлива? 36.Что понимается под условным топливом? 37.Чем гомогенное горение топлива отличается от гетерогенного? 38.Какими причинами обусловлена химическая неполнота сгорания топлива? 39.Чем обусловлена механическая неполнота сгорания топлива? 40.Какими показателями характеризуется работа котельных установок? 41.Чем К. П. Д. (брутто) котлов отличается от К. П. Д. (нетто)? 42.Что понимается под испарительной способностью топлива? 43.Какие расходы теплоты входят в собственные нужды котельной? 44.Каков механизм естественной циркуляции воды в котлоагрегатах типа ДЕ и КЕ? 45.Для чего топки паровых котлов типа ДЕ и КЕ оснащаются экранами? 46.Для сжигания каких видов топлива предназначены камерные и слоевые топки? 47.Чем непрерывная продувка котлов отличается от периодической? 48.Каково назначение непрерывной продувки котлов? 49.Какая арматура устанавливается на паровых котлах? 50.Каково назначение экономайзера? 51.Каково назначение деаэратора? 52.Чем атмосферные деаэраторы отличаются от вакуумных? 53.Каково назначение натрийкатионитовых фильтров? 54.В чем состоит процесс умягчения воды? 55.Что собой представляет топливный эквивалент? 56.Какую информацию содержат режимные карты котлов? 57.Какое теплотехническое оборудование устанавливается в тепловых пунктах? 75 58.Чем центральный тепловой пункт предприятия отличается от других тепловых пунктов? 59.Какие теплопроводы должны оснащаться коммерческими расходомерами пара и горячей воды или теплосчетчиками? 60.Какой теплоноситель является наилучшей питательной водой для котлов? 61.Какие теплоносители применяются в системах отопления предприятий? 62.В каких случаях применяется воздушное отопление? 63.Чем «глухой» пар отличается от «острого»? 64.В каких технологических аппаратах в качестве теплоносителя применяется «глухой» пар? 65.Каково назначение конденсатоотводчиков? 66.В каких технологических аппаратах в качестве теплоносителя применяется «острый» пар? 67.Что понимается под «пролетным» паром? 68.Что понимается под паром «вторичного вскипания»? 69.Чем закрытые системы сбора конденсата отличаются от открытых? 70.Что понимается под тепловыми вторичными энергоресурсами (ВЭР)? 71.Какие тепловые ВЭР имеются на предприятиях отрасли? 72.Какие условия необходимы для модернизации тепловых схем с целью использования ВЭР? 73.Для каких температурных режимов рассчитываются тепловые нагрузки систем отопления предприятий? 74.На основании какой расчетной температуры наружного воздуха подбираются водоподогреватели и отопительные приборы? 75.При каких температурных режимах происходит включение в рабочий режим системы отопления предприятия? 76.Что подразумевается под «дежурным» отоплением производственных зданий предприятий? 77.Какие температурные режимы применяются в системах горячего водоснабжения предприятий отрасли? 78.Что понимается под надежностью работы систем теплоснабжения? 79.Какие функции выполняет дымовая труба? 80.Какими факторами обусловлена тяга, создаваемая дымовой трубой? 81.Какими свойствами характеризуются теплоизоляционные материалы? 82.Какие требования предъявляются к теплоизоляционным конструкциям теплового оборудования и теплопроводов? 83.По каким нормативным величинам, установленным СНиП, рассчитывается толщина слоя тепловой изоляции трубопроводов? 84.Каков физический смысл имеет коэффициент теплопередачи для теплоизоляционных конструкций? 85.Что понимается под термическими сопротивлениями теплопроводности и теплопередачи? 76 86.Какие теплоизоляционные материалы применяются для изоляции наружных теплопроводов? 87.В каких элементах СТ предприятий отрасли не допускается применение в качестве теплоизоляционного материала стекловаты? 88. По какой характеристике подбираются водоподогреватели систем отопления и горячего водоснабжения? 89. Чем проектный расчет теплообменника отличается от поверочного? 90. Что понимается под температурным напором теплообменного аппарата? 91. Какие термодинамические диаграммы применяются при тепловых расчетах паропотребляющих аппаратов? 92. Каково назначение байпасных трубопроводов? 93. Какие утилизационные теплообменники применяются в системах сбора и использования теплоты пароконденсатной смеси? 94. Какими факторами обусловлен экономический ущерб при эксплуатации открытых систем сбора конденсата? 95. Какова структура затрат на выработку теплоэнергии в паровых котлах? 96. Что понимается под амортизацией теплового хозяйства предприятий? 97. Какие затраты являются наиболее значимыми в структуре себестоимости тепловой энергии? 98. Как определяется себестоимость горячей воды? 99. Какие затраты определяют себестоимость конденсата? 100. Какие факторы в наибольшей степени влияют на снижение себестоимости выработки теплоэнергии? 77 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Федеральный закон № 261–Ф3 от 23.11.2009 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» - Российская газета. № 5050 (226) от 27 ноября 2009 г. СНиП III –3–79*. Строительная теплотехника. – М. : Госстрой России, 1998. СНиП II –35–76. Котельные установки. – М. : Госстрой России, 1998. СНиП 2.04.07–86*. Тепловые сети. – М. : Госстрой России, 1999. СП 41–101–95. Проектирование тепловых пунктов. – М. : Госстрой России, 1999. СНиП 2.04.05–91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – М. : Госстрой России, 1999. СНиП 23–01–99. Строительная климатология. – М. : Госстрой России, 1999. СНиП 2.04.14–88*. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М. : Госстрой России, 1998. Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности / В.Г. Александров. – Л. : Энергия, 1972. Архаров А.М. Теплотехника / А.М. Архаров, И.А. Архаров, В.Н. Афанасьев и [др.] ; под общ. ред. А.М. Архарова и В.Н. Афанасьева. – М. : МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. Бобров Ю.Л. Теплоизоляционные материалы и конструкции / Ю.Л. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет, Е.Ю. Петухова. – М. : ИНФРА–М, 2010. Бочарников Ан.Ал. Модернизация системы теплоснабжения при замене паровых котлов на водогрейные / Ан.Ал. Бочарников, Ал.Ан. Бочарников, Г.С. Руденко //Молочная промышленность. – 2008. – №5. – C. 16-18. Бочарников Ан.Ал. Потенциал топливосбережения в котельных молочных заводов. / Ан.Ал. Бочарников, Ал.Ан. Бочарников, Г.С. Руденко, А.И. Бурыкин – // Молочная промышленность. – 2009. – № 5. – C. 40, 41. Брюханов О.Н. Газифицированные котельные агрегаты / О.Н. Брюханов, В.А. Кузнецов. – М. : ИНФРА–М, 2005. Брюханов О.Н. Природные и искусственные газы. – М. : Академия, 2004. Гладышев Г.П. Безопасная эксплуатация паровых и водогрейных котлов. / Г.П. Гладышев. – М. : Энергоатомиздат, 1995. Зотов В.В. Теплотехника / В.В. Зотов, Г.С. Руденко. – М. : МГУПБ, 2004. Зотов В.В. Промышленная теплотехника / В.В. Зотов, Г.С. Руденко. – М. : МГУПБ, 2004. Колесников А.И. Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях / А.И. Колесников, М.Н. Федоров, Ю.М. Варфоломеев. – М. : ИНФРА–М, 2008. Леончик Б.И. Научные основы энергосбережения / Б.И. Леончик, О.Л. Данилов. – М. : МГУПП, 2000. 78 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. Лисиенко В.Г. Хрестоматия по энергосбережению / В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев; под ред. В.Г. Лисиенко. – М. : Теплоэнергетик, 2003. Ноздрин С.И. Вторичные тепловые энергетические ресурсы и их использование / С.И. Ноздрин, Г.С. Руденко, А.М. Тертычный [и др.]. – М. : АгроНИИТЭИММП, 1991. Ноздрин С.И. Рациональное использование топлива и теплоты на предприятиях мясной и молочной промышленности / С.И. Ноздрин, Г.С. Руденко. – М. : Агропромиздат, 1985. Ноздрин С.И. Системы теплоснабжения предприятий мясной и молочной промышленности / С.И. Ноздрин, Г.С.Руденко. – СПб. : СПТИХП, 1992. Номенклатурный каталог оборудования, материалов и изделий, применяемых в теплоснабжении. – М. : ООО Изд-во «Новости теплоснабжения», 2007. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике / Г.П. Панкратов. – М. : Высшая школа, 1995. Полонский В.М. Энергосбережение / В.М. Полонский, М.С.Трутнева. – М. : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005. Политехнический словарь. / (гл. ред.) А.Ю. Ишлинский [и др.]. – М. : Большая российская энциклопедия, 1988. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. – М. : НПО ОБТ, 1997. Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей. – М. : НПО ОБТ, 1997. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. – М. : Энергосервис, 2003. Роддатис К.Ф. Котельные установки / К.Ф. Роддатис. – М. : Энергия, 1977. Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий. – М. : Энергоатомиздат, 1989. Руденко Г.С. Теплоснабжение предприятий по переработке животноводческого сырья / Г.С. Руденко, А.А. Башкатова. – М. : МГУПБ, 2005. Руденко Г.С. Энергосбережение на предприятиях мясной и молочной промышленности. – М. : МГУПБ, 2005. Руденко Г.С. Определение степени сухости и энтальпии насыщенного водяного пара. – М. : МГУПБ, 2005. Руденко Г.С. Системы теплоснабжения мясокомбинатов и молочных заводов / Г.С. Руденко – М. : МГУПБ, 2011. Сибикин Ю.Д. Технология энергосбережения / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М. : ФОРУМ–ИНФРА–М, 2006. 79 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация / Б.А. Соколов. – М. : Академия, 2007. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – М. : Энергия, 1980. Цветков В.В. Организация пароснабжения промышленных предприятий / В.В. Цветков. – М. : Энергия, 1980. Шалыгина А.М. Определение энергозатрат на предприятиях молочной промышленности / А.М. Шалыгина, Т.А. Костенко, В.А. Ромоданова. – Киев : УМК ВО, 1990. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. – М. : ГУ ИЭС Минэнерго России, 2001. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. – М. : ГУ ИЭС, 2010. Энергетическое топливо СССР : Справочник. – М. : Энергоатомиздат, 1989. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование / Р.И. Эстеркин. – Л. : Энергоатомиздат, 1980. Периодические научно-технические журналы АВОК (вентиляция, отопление, кондиционирование) Молочная промышленность Мясная индустрия Мясное дело Новости теплоснабжения Пищевая промышленность Промышленная теплотехника Промышленная энергетика Теплоэнергетика Теплоэнергоэффективные технологии Холодильная техника Энергетик Энергонадзор–информ Энергорынок Энергосбережение Энергосбережение и водоподготовка Энергослужба предприятий 80 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 81 Термодинамические свойства водяного пара на линии насыщения Абсолютное Температура Энтальпия Энтальпия сухого Теплота пародавление Р, насыщения жидкости насыщенного пара образования r, кПа tн, °С h´, МДж/кг h'', МДж/кг МДж/кг 1 2 3 4 5 2 17,2 0,0723 2,532 2,46 4 28,6 0,12 2,553 2,443 6 35,8 0,15 2,566 2,417 8 41,1 0,1723 2,576 2,403 10 45,4 0,19 2,583 2,393 20 59,7 0,25 2,609 2,359 30 68,7 0,288 2,624 2,337 40 75,4 0,316 2,636 2,32 50 80,9 0,339 2,644 2,306 60 85,4 0,358 2,652 2,294 70 89,4 0,375 2,659 2,284 80 93 0,389 2,665 2,275 90 96,2 0,403 2,67 2,266 100 99,1 0,415 2,675 2,259 120 104,2 0,437 2,683 2,245 150 110,8 0,465 2,693 2,19 200 119,6 0,502 2,706 2,204 300 132,9 0,559 2,724 2,166 400 142,9 0,602 2,738 2,136 500 151,1 0,637 2,748 2,111 Удельный объѐм жидкости v'×103, м3/кг 6 1 1 1 1 1,01 1,02 1,02 1,03 1,03 1,03 1,03 1,04 1,04 1,04 1,05 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 Удельный объѐм сухого насыщенного пара v'', м3/кг 7 68,25 35,46 24,19 18,45 14,95 7,79 5,32 4,07 3,64 2,78 2,41 2,12 1,9 1,72 1,45 1,18 1,11 0,617 0,471 0,382 1 600 700 800 900 1000 2000 2 158,1 164,2 169,3 174,5 179 211,4 3 0,667 0,694 0,718 0,739 0,759 0,904 4 2,756 2,763 2,768 2,773 2,777 2,799 5 2,089 2,069 2,051 2,034 2,018 1,895 6 1,1 1,11 1,11 1,12 1,13 1,18 Окончание приложения 1 7 0,321 0,279 0,245 0,219 0,198 0,102 Приложение 2 Нормы расходы цельного молока с базисной жирностью 3,6 % на производстве продукции, т/т (для консервов т/туб) 82 Виды Нормы продукции расхода 1 2 Молоко сгущѐнное: - с сахаром 0,983 - стерилизованное 0,921 Сыры: - Российский 10,41 - Ярославский 10,01 -Голландский 9,44 - Угличский 7,28 Молоко цельное 0,895 Виды продукции 3 Нормы расхода 4 Масло сливочное: - бутербродное 18,43 - крестьянское 21,52 - любительское 21,85 - сладкосливочное 22,94 Кисломолочные напитки: - кефир, йогурт, простокваша 0,899 - ряженка 0,988 Виды продукции Нормы расхода 5 6 Сметана: - 10%-й жирности 2,802 - 20%-й жирности 5,62 - 25%-й жирности 7,028 - 30%-й жирности 8,517 Молоко сухое: - цельное 7,85 - обезжиренное 11,85 Приложение 3 Удельные расходы теплоты на выработку мясопродуктов Виды продукции Типоразмер предприятия по выработке колбасных изделий, т/смену Единица измерения 10 20 30 40 50 70 83 Колбасные изделия Мясо (собственный убой) ГДж/т ГДж/т 5,2-5,6 0,74-0,8 5-5,3 0,71-0,76 4,8-5,1 0,69-0,73 4,6-4,8 0,66-0,69 4,5-4,7 0,64-0,66 4,3-4,5 0,62-0,64 Мясо (поступающее со стороны в замороженном состоянии) ГДж/т 0,96-1,04 0,92-0,98 0,88-0,93 0,84-0,88 0,81-0,84 0,78-0,8 Сухие животные корма ГДж/т 6,5-7 6,3-6,7 6,1-6,5 5,1-6,2 5,8-6 5,6-5,8 Жир ГДж/т 0,65-0,7 0,64-0,67 0,62-0,65 0,6-0,62 0,58-0,6 0,56-0,58 Консервы Птица ГДж/туб ГДж/т 4,8-5,3 2,1-2,3 4,5-8 2-2,2 4,3-4,7 1,9-2,1 4,1-4,4 1,8-2 4-4,2 1,7-1,9 2,8-4 1,6-1,8 Приложение 4 Удельные расходы теплоты на выработку молочных продуктов Типоразмер предприятия по переработке молока, т/смену Единица измерения Виды продукции Цельно- и кисломолочная продукция Масло животное Сыры Сухое молоко Консервы молочные ГДж/т ГДж/т ГДж/т ГДж/т ГДж/туб 50 0,55-0,6 17,3-18 17-18,2 43-46 6,8-7,2 100 0,51-0,54 16,5-17,3 16-17 40-43 6,6-7 150 0,48-0,51 16,2-16,6 15,5-16,2 39-41 6,3-6,7 200 0,45-0,48 16-16,3 15,2-15,7 37-40 6,1-6,5 250 0,42-0,45 15,5-16 15-15,5 36-39 6-6,3 300 0,4-0,42 15,2-15,6 14,8-15,1 35-38 5,9-6,1 84 Приложение 5 Характеристики пароконденсатных балансов технологических цехов мясокомбинатов Виды продукции Колбасные изделия Мясо (собственный убой) Мясо (поступающее со стороны в замороженном виде) Сухие животные корма Жир Мясо птицы Консервы Давление пара Р, кПа 400-550 360-480 Доля "глухого" пара в Доля"пролѐтного" пара в общем потреблении αгп, % пароконденсатной смеси Хпп, % 40-60 10-15 30-45 12-18 400-500 20-30 15-20 550-850 350-500 350-450 500-750 60-90 60-90 25-50 70-90 10-15 10-13 12-18 10-15 Приложение 6 Характеристики пароконденсатных балансов технологических цехов молочных заводов Виды продукции Цельно- и кисломолочная продцкция Масло Сыры Сухое молоко Консервы молочные Давление пара Р, Доля "глухого" пара в общем покПа треблении αгп, % Доля"пролѐтного" пара в пароконденсатной смеси Хпп, % 370-520 40-60 10-13 350-520 320-500 600-1000 500-900 40-60 40-70 70-85 60-80 10-13 10-15 10-15 10-13 Приложение 7 85 Удельные расходы горячей воды на выработку молочных продуктов Виды продукции Цельно- и кисломолочная продукция Масло животное Сыры Сухое молоко Консервы молочные Доля ненормированного потребления горячей воды Единица измерения Типоразмер предприятия по переработке молока, т/смену м /т м3/т м3/т м3/т м3/туб 50 0,43-0,48 5,3-5,8 4,2-4,7 2,2-2,4 6,5-7 100 0,38-0,43 4,8-5,3 3,8-4,3 2-2,2 6-6,5 150 0,36-0,4 4,8-5,2 3,5-4 1,8-2 5,7-6,1 200 0,35-0,38 4,4-4,7 3,3-3,7 1,6-1,8 5,5-5,9 250 0,34-0,37 4,2-4,5 3,2-3,5 1,5-1,7 5,4-5,8 300 0,33-0,35 4-4,2 3-3,3 1,4-1,8 5,3-5,6 % 25-28 20-23 18-21 16-19 14-17 13-15 3 Приложение 8 Удельные расходы горячей воды на выработку мясопродуктов Виды продукции 86 Колбасные изделия Мясо (собственный убой) Мясо (поступающее со стороны в замороженном состоянии) Сухие животные корма Жир Консервы Птица Доля ненормируемого потребления горячей воды Единица измерения Типоразмер предприятия по выработке колбасных изделий, т/смену м /т м3/т 10 5,1-5,7 4,6-5,1 20 4,8-5,3 4,3-4,8 30 4,6-5 4-4,4 40 4,4-4,8 3,8-4,1 50 4,1-4,5 3,6-3,9 70 3,9-4,2 3,5-3,7 м3/т 2,3-2,5 2,1-2,3 2-2,2 1,9-2,1 1,8-2 1,7-1,9 м3/т м3/т м3/туб м3/т 15,6-16,8 5,7-6,7 10--11 2,1-2,3 15,4-16,2 5,5-6,4 9,8-10,7 2-2,2 15-15,8 5,4-6,2 9,6-10,5 1,9-2,1 14,7-15,2 5,2-5,9 9,2-10 1,8-2 1,43-1,46 5,0-5,6 8,8-9,6 1,7-1,9 1,4-1,44 4,8-5,3 8,6-9,2 1,6-1,8 % 22-28 21-26 20-24 16-20 15-18 14-16 3 Приложение 9 Удельные вентиляционные характеристики производственных зданий Мясокомбинаты Молочные заводы Типоразмер по выработке Удельная вентиляционная Типоразмер по переработке Удельная вентиляционная 3 колбасных изделий, т/смену характеристика qв, Вт/(м ×К) молока, т/смену характеристика qв, Вт/(м3×К) 1 2 3 4 10 0,85-0,9 50 0,75-0,8 20 0,83-0,87 100 0,73-0,78 1 30 40 50 70 2 0,81-0,85 0,8-0,83 0,79-0,82 0,77-0,8 3 150 200 250 300 Окончание приложения 9 4 0,7-0,75 0,68-0,72 0,66-0,7 0,63-0,68 Приложение 10 87 Климатические данные некоторых городов России Продолжительность Средняя температура наружного Название города отопительного воздуха за отопительный период, °С периода, сутки 1 2 3 Архангельск 251 -4,7 Астрахань 172 -1,6 Барнаул 219 -8,3 Брянск 206 -2,6 Владивосток 201 -4,8 Волгоград 182 -3,4 Воронеж 199 -3,4 Иваново 217 -4,4 Иркутск 241 -8,9 Казань 218 -5,7 Киров 231 -5,8 Красноярск 235 -7,2 Курск 198 -3 Махачкала 151 2,6 Расчѐтная температура воздуха при проектировании систем, °С отопление вентиляция 4 5 -32 -19 -22 -8 -39 -23 -24 -13 -25 -16 -22 -13 -25 -14 -28 -16 -38 -25 -30 -18 -31 -19 -40 -22 -24 -14 -14 -2 1 Окончание приложения 10 5 -14 -18 -24 88 Москва Мурманск Новосибирск 2 205 281 227 3 -3,2 -3,3 -9,1 4 -25 -28 -39 Омск 220 -7,7 -37 -23 Оренбург Пермь 201 226 -8,1 -6,4 -29 -34 -20 -20 Петрозаводск 237 -2,9 -29 -14 Ростов-на-Дону 175 -1,1 -22 -8 Рязань 212 -4,2 -27 -16 Санкт-Петербург 219 -2,2 -25 -11 Саратов 198 -5 -25 -16 Смоленск 210 -2,7 -26 -13 Томск Тула 234 207 -8,8 -3,8 -40 -28 -25 -14 Тюмень 220 -5,7 -35 -21 Ульяновск 213 -5,7 -31 -18 Уфа 211 -6,4 -29 -19 Хабаровск 205 -10,1 -32 -23 Челябинск Чита 216 240 -7,1 -11,6 -29 -38 -20 -30 Приложение 11 Коэффициенты неравномерности сменных графиков тепловых нагрузок Тепловые нагрузки Потребление пара на технологические нужды мясокомбината Потребление горячей воды на мясокомбинате Потребление пара на технологические нужды молочного завода Потребление горячей воды на молочном заводе Отпуск пара сторонним предприятиям 8-9 9-10 Часовые интервалы 11-12 12-13 10-11 0,7-0,8 0,8-0,88 0,88-0,92 0,5-0,6 0,6-0,66 0,6-0,7 0,8-0,9 0,5-0,6 0,6-0,7 0,85-0,95 0,6-0,7 0,7-0,8 0,85-0,95 13-14 14-15 15-16 1 0,6-0,8 0,75-0,85 0,78-0,86 0,8-0,9 0,85-0,95 0,7-0,75 0,8-0,85 0,9-0,95 1 1 0,85-0,95 0,7-0,8 0,8-0,85 0,8-0,88 0,75-0,85 0,88-0,95 0,75-0,85 0,7-0,8 1 0,85-0,95 0,75-0,85 0,85-0,9 0,8-0,85 1 0,8-0,9 0,72-0,78 89 Приложение 12 Технические характеристики котлоагрегатов типа ДЕ Показатели ДЕ-4-14 ГМ Номинальная паропроизводительность, т/ч Номинальное давление, МПа КПД (брутто), % 4 1,4 90,3/86,7 Типоразмер котлоагрегатов ДЕ-6,5-14 ГМ ДЕ-10-14 ГМ ДЕ-16-14 ГМ 6,5 1,4 91/89,3 10 1,4 92,2/90,8 Примечание: в числителе дроби - значения КПД при сжигании газа, в знаменателе - мазута. 16 1,4 91,8/90,1 ДЕ-25-14 ГМ 25 1,4 92,8/91,4 Приложение 13 Технические характеристики котлоагрегатов типа КЕ Показатели КЕ-4-14с 4 Номинальная паропроизводительность, т/ч Типоразмер котлоагрегатов КЕ-6,5-14с КЕ-10-14с 6,5 10 КЕ-25-14с 25 Номинальное давление пара, МПа 1,4 1,4 1,4 1,4 КПД (брутто), % 81,3 82,4 83,4 86,3 Прилодение 14 Технические характеристики котлоагрегатов типа Е 90 Вид топлива Номинальная паропроизводительность, т/ч Номинальное давление пара, МПа КПД (брутто), % Е-1/9-1Т Е-1/9-1М Уголь каменный Мазут 1 1 0,9 0,9 72,8 80-81 Е-1/9-1Г Газ 1 0,9 86 Е-1-09 МН Дизельное топливо 1 0,9 86 Е-1,6-09 ГН Газ 1,6 0,9 89,5 Е-2,5-09 Г Газ 2,5 0,9 90 Е-2,5-09 ГМ Мазут и газ 2,5 0,9 87-88 Типоразмер Приложение 15 Индексы относительных удельных капитальных затрат К, 1/(т/ч) Типоразмеры котлов При вводе первого котла ДЕ-4-14-ГМ ДЕ-6,5-14-ГМ ДЕ-10-14-ГМ ДЕ-16-14-ГМ ДЕ-25-14-ГМ 1 0,96 0,81 0,67 0,56 При вводе последующих котлов 0,54 0,44 0,33 0,28 0,25 Типоразмеры котлов При вводе При вводе первого котла последующих котлов КЕ-4-14-С КЕ-6,5-14-С КЕ-10-14-С 1,5 1,37 1,07 0,69 0,65 0,46 КЕ-25-14-С 0,75 0,37 Приложение 16 Подогреватели пароводяные 91 Тип, заводское обозначение ПП-9-7-4 ПП-17-7-4 ПП-24-7-4 ПП-32-7-4 ПП-53-7-4 ПП-76-7-4 ПП-9-7-2 ПП-11-7-2 ПП-17-7-2 ПП2-6-2-2 ПП2-11-2-2 ПП2-16-2-2 Давление допускаемое, кПа пара воды 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 700 1600 Площадь поверхности теплообмена, м2 Размеры: диаметр× длина, м 9,5 17,2 24,4 32 53,9 76,8 9,5 11,4 17,2 6,3 11,4 16 0,395×3 0,426×3 0,480×3 0,530×3 0,630×3 0,72×3 0,351×2,6 0,426×2,63 0,426×3,63 0,325×2 0,426×2 0,48×2 Масса 470 700 870 1090 1505 200 253 307 377 Приложение 17 Подогреватели водоводяные кожухотрубные интенсифицированные серии ВВПИ (давление теплоносителей - до 1 МПа; температура - до 150 °С) 92 Тип, заводское обозначение Тепловая мощность (при ∆tср=15°С), кВт Площадь поверхности теплообмена, м2 Габарит: длина×высота×ширина, м Масса, кг ВВПИ-1500 ВВПИ-1250 ВВПИ-1000 ВВПИ-800 ВВПИ-500 ВВПИ-200 ВВПИ-2850.01 ВВПИ-2700.01 ВВПИ-2250.01 ВВПИ-1800.01 ВВПИ-1500.01*2 ВВПИ-1250.01*2 ВВПИ-1000.01*2 ВВПИ-800.01*2 ВВПИ-500.01*2 ВВПИ-200.01*2 ВВПИ-100.01*2 ВВПИ-60.01*2 1500 1250 1000 800 500 200 2850 2740 2280 1820 3000 2500 2000 1800 1000 400 200 120 23,6 19,8 15,6 12,1 7,8 3,6 42,2 40,6 33,7 26,9 47,4 39,6 31,2 24,2 15,6 7,2 3,9 2,4 2×0,5×0,45 2×0,5×0,43 2×0,5×0,41 2×0,5×0,4 2×0,5×0,39 1,96×0,28×0,25 3,33×0,6×0,5 3,33×0,6×0,5 3,33×0,5×0,5 3,33×0,5×0,5 2,31×1,1×0,45 2,31×1×0,43 2,28×1×0,41 2,28×0,84×0,4 2,23×0,8×0,38 2,1×0,56×0,245 2,07×0,42×0,24 2,07×0,4×0,23 250 210 178 136 96 55 460 440 365 310 515 435 370 288 205 140 70 60 Приложение 18 Подогреватели водоводяные пластинчатые Тип, заводское Поверхность теплообмена Поверхность теплообмена, м2 Максимальная тепловая мощность, кВт 2 обозначение пластины, м ТКМ Р-0,12-1-0,3 0,12 1,08 101,4 ТКМ Р-0,12-1,6-0,5 0,12 1,56 144,3 ТКМ Р-0,12-2,5-0,7 0,12 2,52 228,4 ТКМ Р-0,12-4-0,9 0,12 3,96 355,3 ТКМ Р-0,12-5-0,1 0,12 4,68 419,4 ТКМ Р-0,12-7-0,13 0,12 7,08 633 ТКМ Р-0,12-10-0,16 0,12 10,68 943,6 ТКМ Р-0,12-12-0,17 0,12 11,88 1055 LSL0 0,025 1,72 125 LSL1 0,1345 26,34 2900 93 Приложение 19 Нормы плотности теплового потока при расположении оборудования и трубопроводов в помещении и общей продолжительности работы в год более 5000 ч Средняя температура теплоносителя, °С Условный проход трубопровода, мм 50 100 150 200 250 300 Нормы линейной плотности теплового потока, Вт/м 1 2 3 4 5 6 7 15 6 14 22 32 42 53 20 7 16 26 36 46 58 25 8 18 28 39 51 63 40 10 21 33 46 59 74 50 10 22 35 49 64 79 65 12 26 40 55 72 90 1 80 100 125 150 200 250 300 Криволинейные поверхности диаметром более 1020 мм и плоские 2 13 14 17 19 23 27 31 3 28 31 35 39 47 54 62 4 43 48 53 58 70 80 90 5 59 65 72 78 94 106 119 Окончание приложения 19 6 7 78 95 84 104 94 116 104 128 124 151 139 169 154 186 Нормы поверхностной плотности теплового потока, Вт/м2 23 40 54 66 83 95 94 Приложение 20 Нормы плотности теплового потока при расположении оборудования и трубопроводов на открытом воздухе и общей продолжительности работы в год более 5000 ч Средняя температура теплоносителя, °C Условный проход трубопровода, мм 20 50 100 150 200 250 300 Нормы линейной плотности теплового потока, Вт/м 1 2 3 4 5 6 7 8 15 3 8 16 24 34 45 55 20 4 9 18 28 38 49 61 25 4 11 20 30 42 54 66 40 5 12 24 36 48 62 77 50 6 14 25 38 52 66 83 65 7 15 29 44 58 75 92 80 8 17 32 47 62 80 99 1 100 125 150 200 2 9 10 11 15 3 19 22 24 30 4 35 40 44 53 5 52 57 62 75 Окончание приложения 20 6 7 8 69 88 109 75 99 121 83 109 133 99 129 157 250 17 35 61 86 112 145 174 300 Криволинейные поверхности диаметром более 1020 мм и плоские 20 40 68 96 126 160 194 Нормы поверхностной плотности теплового потока, Вт/м2 5 28 44 57 69 85 97 95 Приложение 21 Расчѐтные коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов Плотность ρ, кг/м3 1 2 Азбозурит мастичный марки 600 600 Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна: маты в рулоне технические марки: МРТ-35 55 МРТ-50 80 Материалы Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м∙К) 3 0,157 +0,00017 tср 0,040 + 0,0004 tср 0,042 + 0,00035 tср Окончание приложения 21 3 96 1 2 Плиты полужѐсткие технические марки: ПТ-50 60 0,040 + 0,0004 tср ПТ-75 90 0,044 + 0,00023 tср Маты минераловатные прошивные марки: 75 90 0,043 + 0,00022 tср 100 120 0,045 + 0,00021 tср 125 150 0,049 + 0,0002 tср 150 180 0,053 + 0,00019 tср Плиты теплоизоляционные жесткие из минеральной ваты на битумном связующем марки: 200 200 0,081 250 250 0,087 300 300 0,093 Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем марки : 50 75 0,040 + 0,00029 tср 75 115 0,043 + 0,00022 tср 100 120 0,044 + 0,00021 tср 125 150 0,047 + 0,0002 tср Полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем марки: 150 150 0,051 + 0,0002 tср 200 200 0,053 + 0,00019 tср Совелит мастичный 500 0,099 + 0,00012 Примечание: tср - средняя температура теплоизоляционного слоя, °C: tср = 0,5 (tст + tп) где tст - температура изолируемой поверхности, °C; tп - температура наружной поверхности изоляции, °C. Приложение 22 Характеристики трубопроводов 97 Внутренний диаметр, м 0,041 0,05 0,069 0,081 0,1 0,125 0,15 0,203 0,257 0,307 0,35 Толщина стенки, м 0,0035 0,0035 0,0035 0,004 0,004 0,004 0,0045 0,008 0,009 0,009 0,01 Наружный диаметр, м 0,048 0,057 0,076 0,089 0,108 0,133 0,159 0,219 0,275 0,325 0,377 Площадь поперечного сечения, м2 0,00132 0,001967 0,003739 0,005153 0,007854 0,01227 0,01767 0,03235 0,5185 0,7399 0,1001 Приложение 23 Удельные расходы электроэнергии на выработку теплоэнергии, кВт-ч/ГДж Вид топлива Установленная тепловая Установленная тепловая мощность мощность котельной, т/ч котельной, т/ч Газ Мазут Уголь 3 5,1 5,3 6,7 30 5 4,9 5,1 6,4 40 12 4 4,2 4,4 50 16 3,7 3,8 4 65 20 3,4 3,5 3,6 75 25 3,1 3,2 3,3 100 Вид топлива Газ Мазут Уголь 2,8 2,9 2,9 2,5 2,6 2,6 2,3 2,4 2,3 2,2 2,3 2 2 2,1 1,8 1,9 2 1,7 Приложение 24 Допускаемая наибольшая температура поверхности изоляции [tп] Характеристика изолируемых поверхностей Расположены в рабочей или обслуживаемой зоне и содержат, вещества: температурой выше 100 °C; температурой 100 °C и ниже; температуры вспышки паров не выше 45 °C; Расположенны на открытом воздухе рабочей или обслуживаемой зоне при: металическом покровном слое; для других видов покровного слоя [tп], °C 45 35 35 55 60 Приложение 25 98 Характеристики топлив Топливо Регион 1 Уголь Уголь Уголь Уголь Уголь Уголь Уголь 2 Республика Коми Пермский край Челябинская обл. Республика Казахстан Кемеровская обл. Кемеровская обл. Иркутская обл. V°, Vr°, Qpн, Марка, класс топлива нм3/кг(нм3) нм3/кг(нм3) МДж/кг(нм3) 3 Воркутинский Ж,Р Кизеловский Г,К Челябинский БЗ,М Экибастузский СС,Р Листвянский Т,Р Березовский Б2,Р Черемховский Д,Р 4 6,82 5,82 3,78 4,55 6,44 4,26 5,21 5 7,28 6,24 4,3 4,95 6,9 5,01 5,71 6 20,6 19,59 12,77 18,88 18,51 15,65 17,88 99 1 Уголь Уголь Уголь Уголь Уголь Уголь Уголь Мазут Мазут Мазут Мазут Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный Газ природный 2 Читинская обл. Ростовская обл. Ростовская обл. Республика Якутия Хабаровский край Приморский край Сахалинская обл. Газопровод "Бухара- Урал" Газопровод "Брянск- Москва" Газопровод "Саратов- Н. Новгород" Газопровод "Саратов - Москва" Газопровод "Ставрополь - Москва"1 Газопровод "Ставрополь - Москва"2 Газопровод "Ставрополь - Москва"3 Газопровод "Промысловка - Астрахань" Газопровод "Серпухов - С. Петербург" Газопровод "Средняя Азия- Центр" Газопровод "Карабулак- Грозный" Газопровод "Кумертау - Магнитогорск" 3 Букачачинский Г,Р Донецкий Т,Р Донецкий Ж,Р Нерюнгрийский СС,Р Ургальский Г,Р Сучанский Т,Р Сахалинский Д,Р Флотский Ф12 Малосернистый 40 Сернистый 100 Высокосернистый 100 4 7,01 7,1 6,65 7,02 5,28 6,41 5,82 10,38 10,62 10,45 10,2 9,54 9,91 9,57 8,99 9,58 9,68 9,81 Окончание приложения 25 5 6 7,54 26,04 7,48 24,08 7,07 23,36 7,47 24,53 5,72 19,97 6,77 24,24 6,36 21,22 11,18 41,32 11,48 41,45 11,28 41,22 10,99 40,79 10,72 36,17 11,11 37,31 10,75 36,13 10,2 34,16 10,76 36,09 10,86 36,55 11,01 37,01 9,32 10,47 35,04 10 11,22 37,43 9,91 12,21 11,11 13,63 37,56 45,85 9,74 10,98 36,8 Приложение 26 Теплофизические свойства воды (при температуре до 100 °С и давлении 1 бар, при температуре свыше 100 °С и давлении насыщения) Температура t, °С Давление Р, бар 100 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,985 3,614 6,18 10,027 15,55 23,201 32,48 46,94 64,191 Плотность ρ, кг/м3 3 999,8 999,7 999,2 995,7 992,2 998 983,2 977,8 971,8 965,3 958,4 943,1 926,1 907,4 886,9 864,7 840,3 813,6 784 750,7 Теплоѐмкость Ср, кДж/(кг∙К) Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м∙К) 4 5 4,218 0,552 4,192 0,578 4,182 0,598 4,178 0,614 4,178 0,629 4,181 0,642 4,184 0,652 4,19 0,661 4,196 0,669 4,205 0,676 4,216 0,681 4,245 0,686 4,287 0,684 4,342 0,681 4,409 0,676 4,497 0,666 4,61 0,653 4,76 0,636 4,978 0,612 5,309 0,581 1 300 320 340 360 374,2 2 85,917 112,9 146,08 186,74 221,29 3 712,5 667 609,5 524,5 326 Окончание приложения 26 5 0,541 0,491 0,431 0,349 0,25 4 5,86 6,62 8,37 13,4 - Приложение 27 Штатные коэффициенты котельной Дуст, т/ч M шт, чел∙ч/т 12 - 20 0,63 20 - 30 0,57 30 - 40 0,49 40 - 50 0,4 50 - 60 0,3 60 - 75 0,25 свыше 75 0,22 101 Приложение 28 Среднегодовая температура воздуха tсг, оС Город tсг, оС Архангельск Астрахань Барнаул Брянск Владивосток Волгоград Воронеж 0,8 9,5 1,3 5,1 5 8 5,6 Город Курск Махачкала Москва Мурманск Новосибирск Омск Оренбург tсг, оС 5,5 11,8 4,1 0,2 0,2 0,6 4 Город Саратов Смоленск Томск Тула Тюмень Ульяновск Уфа tсг, оС 5,3 4,3 -0,5 4,7 0,9 3,2 2,8 Окончание приложения 28 Иваново Иркутск Казань Вятка Красноярск 3,3 -0,9 3,1 1,6 0,5 Пермь Петрозаводск Ростов-на-Дону Рязань Санкт-Петербург 1,5 2,3 8,9 4,3 4,4 Хабаровск Челябинск Чита -3,3 2 -2,9 102 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………………………………….. 3 Цель, исходные данные и содержание работы…………………. 3 Глава 1. Теплоснабжение предприятий отрасли…………….… 7 1.1. Общая характеристика СТ………………………………………. 7 1.2. Структурные элементы СТ…………………………………..….. 11 Глава 2. Расчет тепловых нагрузок и подбор теплогенераторов пара и горячей воды……………………………………………… 20 2.1. Обоснование типоразмера предприятия…………………..….... 20 2.2. Обоснование параметров вырабатываемого пара………….….. 20 2.3. Параметры теплоносителей в реперных точках автономной СТ…………………………………………………………………. 22 2.4. Расходы теплоты и пара на технологические нужды………..… 27 2.5. Расходы теплоты и пара на нужды отопления……………….… 28 2.6. Расход теплоты и пара на вентиляционные нужды………….… 30 2.7. Расход теплоты и пара на нужды горячего водоснабжения…... 31 2.8. Тепловой баланс СТ…………………………………………….... 32 2.9. Графики тепловых нагрузок автономной СТ…………………... 34 2.10. Подбор паровых котлов……………………………………….…. 37 2.11. Расчет и подбор паровых подогревателей систем отопления.… 38 2.12. Расчет и подбор паровых подогревателей систем горячего водоснабжения……………………………………………………... 40 3. Расчет вспомогательного теплотехнического оборудования……………………………………………………………….… 41 3.1. Расчет закрытой системы сбора и использования конденсата при автономном теплоснабжении предприятия…………….…. 41 3.2. Определение расходов топлива………………………………..… 47 3.3. Расчет теплопроводов………………………………………….… 51 Глава 4. Технико-экономические показатели СТ…………….... 52 4.1. Определение себестоимости теплоэнергии…………………..… 53 4.2. Расчет теплоизоляционных конструкций наружных теплопроводов……………………………………………………..……….. 58 4.3. Паспорт энергоэффективности СТ…………………………..….. 60 Результаты расчетов…………………………………………..….. 61 Контрольные вопросы………………………………………..…... 74 Библиографический список…………………………………..….. 78 Приложения………………………………………………….…… 81 103 Учебное издание Руденко Георгий Сергеевич ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО СЫРЬЯ Изд. № 34. Учебное пособие для студентов направлений подготовки уровня бакалавриата 260200 (мясо), 260200 (молоко) и 260200 (рыба). Редактор И.А. Мырсина МГУПП, 109316. Москва, ул. Талалихина, 33. Отпечатано в типографии ООО «Франтера» Подписано в печать 25.05.2012. Усл. печ. л. 6,5. Формат 60х84/16. Бумага «Офсетная №1» 80г/м2. Печать трафаретная. Усл.печ.л. Тираж 30. Заказ WWW.FRANTERA.COM 104 105
