Методическое указание к курсовому проекту по дисциплине «Источники производства теплоты»

2016-01-05

676

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

Рассчитать годовой отпуск тепла от ТЭЦ отдельно для производственно- технологических и коммунально-бытовых потребителей. Определить сантехническую нагрузку производственно- технологических потребителей. Построить годовой график производственно- технологического теплоснабжения. Результаты расчета нагрузок потребителей сетевой воды обобщить в виде графика тепловых нагрузок по продолжительности [1,2]. На основании расчетов выбрать основное оборудование промышленно-отопительной ТЭЦ (паровые турбины, паровые и водогрейные котлы). Представить принципиальную тепловую схему ТЭЦ с кратким описанием. Обозначения: D_п^р-расчетный отпуск технологического (производственного) пара; Р_п - давление технологического пара t_п - температура технологического пара β_ок - доля возврата конденсата технологического пара t_ок - температура конденсата технологического пара h_ТЭЦ^п- годовое число часов максимума производственно-технологической нагрузки по пару γ_ст - доля сантехнической нагрузки в горячей воде от D^рп Место сооружения ТЭЦ - по климатическим условиям города Q_н^р - низшая теплота сгорания топлива m - численность населения жилого района или города, присоединенного к ТЭЦ
Численные значения исходных данных:			Климатические условия
D_п^р=		кг/с	Рига
Р_п =	0,6	Мпа
t_п =		^оC	Топливо
β_ок =	0,55		Уголь
t_ок =		^оC
h_ТЭЦ^п=		час/год
γ_ст =	0,13	ст
Q_н^р =	16,71	МДж/кг
m =		тыс.чел.

Для правильного выбора оборудования ТЭЦ, необходимо определить:

1. Производственно-технологическое теплопотребление;

2. Коммунально-бытовое теплопотребление.

1. Производственно-технологическое теплопотребление.

1.1.Расчетная производственно-технологическая нагрузка

определяется по формуле:

* Q^рп = D^рп *(hп - bок*(hок - hхз) - hхз)*(1 + qп)

Где: D_п^р- расчетный отпуск технологического (производственного) пара; hп - энтальпия технологического производственного пара; hок - энтальпия обратного конденсата; hхз - энтальпия холодной воды зимой; qп - доля тепловых потерь;

β_ок - доля возврата конденсата технологического пара.

D_п^р- согласно исходным данным: D_п^р= 150 кг/с

hп - из h-s диаграммы водяного пара, при Рп и tп: hп = 2825 кДж/кг

hок - энтальпия обратного конденсата по формуле: hок =с*tок

Где: с - ср. удельная массовая теплоемкость воды с = 4,19 кДж/(кг*К)

Вычислим: hок = 398,05 кДж/кг

hхз - энтальпия холодной воды зимой по формуле: hхз = с*tхз

Где: tхз температура холодной воды зимой tхз = 5 ^оС

Вычислим: hхз = 20,95 кДж/кг

qп - доля тепловых потерь из диапазона 0,06 - 0,1 qп = 0,08

Таким образом, расчетная производственно-технологическая нагрузка:

* Q^рп = D^рп *(hп - bок*(hок - hхз) - hхз)*(1 + qп) = 140427,0 кДж/с (КВт)

в МВт Q^рп = 140,43 МВт в гДж/ч Q^рп = 505,54 гДж/ч

1.2. Годовой отпуск пара на производственно-технологические нужды:

D_п^г= D_п^р* h^пТЭЦ = 2430000 т/год

Где: D_п^р- переведенный в тонна/час: D_п^р*3600/1000 = 540 т/час

1.3. Годовой отпуск теплоты на производственно-технологические нужды:

Q_п^г= Q_п^р* h^пТЭЦ = 631921500 гДж

Где: Q_п^р- переведенный в гигаДжоуль/час: Q_п^р*3600/1000 = 505537 гДж/час

1.4. Годовой график производственно-технологического теплопотребления.

Для того, чтобы построить годовой график теплопотребления используем приложение 1.

Ординаты графика вычисляются по формуле:

Qпi =

Qпi_таб.*

Q_п^г

гДж

S Qпi_таб.

Qп₁= 631921500 гДж

гДж

Qп₂

гДж

Qп₃

гДж

Qп₄

гДж

Qп₅

гДж

Qп₆

гДж

Qп₇

гДж

Qп₈

гДж

Qп₉

гДж

Qп₁₀

гДж

Qп₁₁

гДж

Qп₁₂

гДж

2. Коммунально-бытовое теплопотребление.

2.1. Расчетная тепловая нагрузка отопления

определяется по формуле:

** Q^ро = qo * m * f *(1 + к1)

Где: qo - укрупненный показатель теплового потока на 1 кв.м.жилья; m - численность населения жилого района или города, присоединенного к ТЭЦ f - норма общей площади на одного человека; к1- доля теплового потока на отопление общественных зданий.

qo - согласно приложению П2 принимается в зависимости от t^ро.

Для нашего варианта: t^ро = -20 ^оС

Количество жилой площади, построенной до 1985 года и после, возьмем в соотношении 3:1

Тогда, получим: qo = (3*qo _<1985 + 1*qo_>1985)/4= 77,5 Вт/м²

f - норма общей площади на одного человека, равна 18 кв.м./чел

к1- доля теплового потока на отопление общественных зданий равна 0,25

Вычислим из **: Q^ро = qo * m * f *(1 + к1) = 122,06 МВт

2.2. Расчетная тепловая нагрузка вентиляции

определяется по формуле:

*** Q^рв = qo * m * f *к1*к2

Где: к2- доля теплового потока на вентиляцию общественных зданий, для зд.построенных

до 1985 года: к2 = 0,4 после 1985 года: к2 = 0,6

Тогда, получим: к2 = (3*к2 _<1985 + 1*к2_>1985)/4= 0,45

Вычислим из ***: Q^рв = qo * m * f *к1*к2 = 10,99 МВт

2.3. Расчетная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение

определяется по формуле:

**** Q^рг = qг * m

Где: qг - укрупненный показатель теплового потока на 1 человека;

qг - согласно приложению П3 принимается в зависимости от условий комфорта дома.

Примем для города Жилые дома с душами без ванн 10% от всего жил. фонда Жилые дома с сидячими душами без ванн 10% Жилые дома с душами и ваннами 70% Жилые дома повышенной комфортабельности. 10%

Тогда из П3: qг = qгд*10%+qгдсв*10%+qгдв*70%+qгк*10%= 368,1 Вт/чел

Вычислим из ****: Q^рг = qг * m = 25,76 МВт

2.3. Суммарная расчетная тепловая нагрузка на коммунально-бытовые нужды

Сложим все вычисленные нагрузки: Q^рк = Q^ро + Q^рв + Q^рг = 158,81 МВт

2.4. Средняя тепловая нагрузка на коммунально-бытовые нужды

Средняя нагрузка отопления рассчитывается: Q^сро = Q^ро *(tв - tо)/(tв - t^ро)

Где: tо - Средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

tв - Средняя температура внутри помещений;

t^ро- Расчетная температура для отопления;

Для нашего варианта: t^ро = -20 ^оС tо = -0,4 ^оС

Для жилых зданий: tв = 18 ^оС, произ-х.зданий: tв = 16 ^оС

Вычислим : Q^сро = Q^ро *(tв - tо)/(tв - t^ро) = 79,94 МВт

Средняя нагрузка вентиляции рассчитываетя: Q^срв = Q^рв *(tв - tо)/(tв - t^рв)

Где: t^рв- Расчетная температура для вентиляции; t^рв = -11 ^оС

Вычислим : Q^срв = Q^рв *(tв - tо)/(tв - t^рв) = 61,16 МВт

Средняя нагрузка горячего водоснабжения рассчитывается:

В отопительный период: Q^срг = Q^рг

В неотопительный период: Q^срлг = Q^рг*b*(55 - tхл)/(55 - tх)

Где: tхл = 15 ^оС температура хол.воды в сети в летний период;

tх = 5 ^оС температура хол.воды в сети в зимний период;

b = 0,8 коэффициент изм-я ср.расхода воды (лето/зима).

Вычислим : Q^срлг = Q^рг*b*(55 - tхл)/(55 - tх)= 16,49 МВт

Средняя тепловая нагрузка на коммунально-бытовые нужды:

Q^срк = Q^срг + Q^срв + Q^сро = 157,59 МВт

Сведем все коммунальные нагрузки по теплу в таблицу:

№

Вид тепловой нагрузки

Обозн-е

МВт

гДж/ч

Расчетная тепловая нагрузка отопления

Q^ро

Значение

122,06

439,41

Расчетная тепловая нагрузка вентиляции

Qрв

10,99

39,56

Расч-я тепл.нагрузка на г/водоснабжение

Qрг

25,76

92,74

Расч-я тепл.нагрузка на ком/быт.нужды

Q^рк

158,81

571,72

Средняя нагрузка отопления:

Q^сро

79,94

287,78

Средняя нагрузка вентиляции:

Q^срв

61,16

220,18

Средняя нагрузка на г/водоснабжение

Q^срлг

16,49

59,36

Средняя нагрузка на ком/быт.нужды

Q^срк

157,59

567,32

3. Годовые расходы теплоты
3.1. Годовой расход теплоты на отопление
определяется по формуле:
** Q^го = Q^сро*hо
Где: hо -длительность отопительного пеиода;
hо - согласно приложению П4 принимается в зависимости от региона.
Для нашего варианта: город: Рига hо = 4920 час
Вычислим: Q^го = Q^сро*hо = 393304,8 гДж
3.2. Годовой расход теплоты на вентиляцию
определяется по формуле:
** Q^гв = Q^срвhоz / 24
Где: z = 16 длительность работы за сутки вентиляционных систем (час);
Вычислим: Q^гв = Q^срвhоz / 24 = 200604,8 гДж
3.3. Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение
определяется по формуле:
** Q^гг = Q^сргhо+ Q^срлг (8400-hо)
Вычислим: Q^гг = Q^сргhо+Q^срлг(8400-hо)= 184124,4 гДж
Годовой тепловой расход на коммунально-бытовые нужды:
Сложим все вычисленные нагрузки:
Q^гк = Q^гг + Q^гв + Q^го = 778034 гДж
4. Отпуск тепла по сетевой воде
4.1. Расчетная сантехническая тепловая нагрузка
определяется по формуле:
** Q^рс = Q^рп*g
Где: g - доля сантехнической нагрузки в горячей воде
Для нашего варианта: g = 0,13
Вычислим: Q^рс = Q^рп*g = 18,25 МВт Q^рс = 65,72 гДж/ч
4.2. Годовой расход теплоты на сантехнику
Предполагая закон изменения сантехнической нагрузки таким же как комунальной:
Q^гс = Q^рс*Q^гк / Q^рк = 89436,1 гДж
4.3. Расчетная нагрузка потребителей сетевой воды
С учетом тепловых потерь
определяется по формуле:
Q^рсв = (1 +qтс)*(Q^рк +Q^рс)
Где: qтс- доля потерь в тепловых сетях: qтс = 0,06
Вычислим: Q^рсв = (1 +qтс)*(Q^рк +Q^рс) = 675,69 гДж
4.4. Годовой отпуск теплоты в сетевой воде:
определяется по формуле:
Q^гсв = (1 +qтс)*(Q^гк +Q^гс) = 824785,7 гДж
4.5. График нагрузок потребителей сетевой воды по продолжительности.
В формулах: Q^сро = Q^ро *(tв - tо)/(tв - t^ро) будем варьировать значения
Q^срв = Q^рв *(tв - tо)/(tв - t^рв) температур:
t^ро- Расчетная температура для отопления;
t^рв- Расчетная температура для вентиляции;
В формуле Q^срлг = Q^ргb(55 - tхл)/(55 - tх) будем варьировать значение tхл - температуры хол.воды в сети в летний период. Получим зависимости тепловых нагрузок от температуры внешней среды. Результаты расчета сведем в таблицу:17 Таблица 3.1.
№	tн	Q^срв	tн	Q^сро	tхл	Q^срлг	Кол-во часов с tн	Q^срк
	^оС	МВт	^оС	МВт	^оС	МВт	% от hо	МВт
		2532,5		28139,0		66258,0	122,23%	90303,7
		4115,3		45725,8		59632,2	106,40%	116099,2
		5698,1		63312,7		53006,4	67,19%	135268,8
	-5	7281,0	-5	80899,5		46380,6	35,79%	154438,5
	-10	8863,8	-10	98486,4		39754,8	16,53%	173608,2
	-15	10446,6	-15	116073,3		33129,0	6,37%	192777,9
	-20	12029,4	-20	133660,1		26503,2	1,93%	211947,5
	-25	13612,2	-25	151247,0		19877,4	0,49%	231117,2
	-30	15195,0	-30	168833,8		13251,6	0,00%	250286,9
	-35	16777,9	-35	186420,7		6625,8	0,00%	269456,5
	-40	18360,7	-40	204007,5		0,0	0,00%	288626,2
	-45	19943,5	-45	221594,4		-6625,8	0,00%	307795,9
	-50	21526,3	-50	239181,3		-13251,6	0,00%	326965,6
Изменение С^гсв от температуры наружного воздуха, ниже фиксированной t^р
№	tн	Q^гс	Q^рк	Q^рсв	Кол-во часов с tн
	^оС	МВт	МВт	МВт	часов
	-20	5562,93	58874,3	68303,5
	-25	6066,07	64199,2	74481,2
	-30	6569,21	69524,1	80658,9
	-35	7072,35	74849,0	86836,7
	-40	7575,50	80174,0	93014,4
	-45	8078,64	85498,9	99192,1
	-50	8581,78	90823,8

5. Выбор оборудования

Правильный выбор оборудования приведет к тому, что расчетные коэффициенты

теплофикации по пару и сетевой воде будут оптимальными.

Коэффициент теплофикации по пару: a^рп = D^птрп / D^рп

по сетевой воде: a^рсв = Q^т.птсв / Q^рсв

Где: D^птрп Отпуск тепла и пара из производств.отборов турбин типа ТиПТ(МВт)

Q^т.птсв Отпуск тепла по сетевой воде из отопительн.отборов турбинТиПТ(МВт)

При выборе оборудования:

1. Выбирают наиболее крупные агрегаты с учетом перспективы роста потребления.

2. Выбирают по возможности однотипное оборудование;

3. Турбины имеют встроенные теплообменники для подогрева подпиточной воды.

4. Пиковые нагрузки покрываются с помощью редукционно-охладит-х установок и водогрейных котлов.

5. Выбор типа и количество котлоагрегатов осуществляют по суммарному расходу

свежего пара на все турбины и с учетом Приложений П6,7,8

Требуемая производительность ТЭЦ:

* D_тэц = 1,02*(S(Dо)т,пт,р + Dо^роу

Где: Dо - Номинальный расход свежего пара на все выбранные турбины.

1,02 - Коэффициент компенсации неучтенных потерь.

Dо^роу Расход свежего пара на РОУ, определяется по фоомуле:

Dо^роу= (D^рп - D^пт.р.п)*(hп - hв) / (ho*hроу - hпв)

Где: D^пт.р.п- Отпуск пара на произв.нужды из отборов турбин. ho - Энтальпия свежего пар за котлами; hроу - к.п.д. РОУ, принимается равным: hроу = 0,98 hпв - Энтальпия питательной воды;

D_п^р- согласно исходным данным: D_п^р= 150 кг/с

Для нашего варианта выбираем турбины (желательно однотипные), суммарный

производственный отбор которых, с небольшим запасом перекрывает заданный D^рп

У нас небольшой выбор: По нагрузке отбора, наиболее подходящей

является турбина: 0,97 ПТ-80/100-130/13

нагрузка отбора которого равна: 51,4 кг/с

Такие турбины в количестве 1 полностью потребляют заданный расход:

D^пт.р.п =1*51,4=51,4кг/с

По давлению и температуре выбираем значения энтальпии пара и воды:

Начальные параметры пара за котлами: Т ^оС = 560 Р МПа = 14

ho = 3485 кДж/кг hп = 2810 кДж/кг

Т^оС питающ.воды котла Тпв = 230 hпв = 990 кДж/кг

Вычислим: Dо^роу= (D^рп-D^пт.р.п)*(hп-hв) / (ho*hроу-hпв) = 1,05 кг/с

Подставим в * : D_тэц = 1,02*(S(Dо)т,пт,р + Dо^роу= 380,49 кг/с

Котлы, способные обеспечить параметры пара турбин и расход турбин:,58

котлов типа: Е500-140 обеспечивают потребный расход с запасом:

Dк = 1 * 88,9 = 88,9 кг/с

Котлы по виду топлива совпадают с заданием. Еще один котел должен быть запасным.

Теплопризводительность котла: к.п.д. котла: hк = 93,8

Q^ркот = D^рк * (hо - hпв)* hк = 20808 МВт

По теплопроизводительности достаточный запас на возможный прирост потребления.

Вычислим: Коэффициент теплофикации

по пару: a^рп = D^птрп / D^рп = 1,0 по сетевой воде: a^рсв = Q^т.птсв / Q^рсв = 0,085

Коэффициент теплофикации вполне вписываются в нормативный диапазон.

Оборудование

Тип

Номиналь-ный расход свежего пара кг/с

Коли-чество

Номинальный отбор

Произв-й кг/с

Отопит-й МВт

Турбины

ПТ-80/100-130/13

51,4

Энергетические котлы

Е500-140

88,9

Водогрейные котлы

КВ-ТК-100

РОУ

1,05

Расчетный коэфф. теплофикации

a^рп =

1,0

a^рсв =

0,1

Приложение 1
Месяц	h^птэц													S
Годовое время использования максимума техн.нагруз. (ч/год)			0,92	0,81	0,65	0,59	0,57	0,55	0,56	0,63	0,75	0,88	0,95	8,86
		0,95	0,89	0,76	0,67	0,61	0,59	0,61	0,67	0,78	0,89	0,96	9,38
		0,97	0,92	0,77	0,68	0,64	0,63	0,65	0,71	0,83	0,91	0,97	9,68

	qo
Приложение 2
Расчетная t отопления	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50	-55
До 1985
После 1985
qo = 5,6273+58,145
qo = 4,5364+58,145

Приложение 3	л/сут	Вт/чел
Жилые дома с душами без ванн:
Жилые дома с сидячими душами без ванн:
Жилые дома с душами и ваннами:
Жилые дома повышенной комфортабельности:

Приложение 4	Отоп. период	toр	tвр	tо	Число часов за отопительный период при температуре наружного воздуха
	час				-50	-45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5
Архангельск		-31	-19	-4,7
Братск		-43	-30	-10,3
Верхоянск		-59	-51	-25,2
Вильнюс		-23	-9	-0,9
Волгоград		-25	-13
Иваново		-29	-16	-4,4
Иркутск			-25	-8,9
Керчь		-15	-4	-2,2
Киев		-22	-10	-1,1
Кострома		-31	-16	-4,5
Красноярск		-40	-22	-7,2
Москва		-26	-15	-3,6
Мурманск		-27	-18	-3,3
Пермь		-35	-20	-6,4
Рига		-20	-8	-0,4
С-Петербург		-26	-11	-2,2
Тюмень		-37	-21	-7,5
Уфа		-30	-18	-6,1
Якутск		-55	-45	-21,2

Тип турбины			Нач.парам. пара	Расход пара на турбину	Номин.наг-рузка отбора	Нагрузка встроен-ного пучка
	ном.	макс.			ном.	макс.	Произв.	Отопит.
	МВт	МВт	Мпа	Т^оС	кг/с	кг/с	кг/с	МВт	МВт
Т-50/60-130					66,7	69,7	-
Т-110/120-130							-
Т-185/220-130							-
ПТ-60/75-130/13					97,5	107,5	38,9	61,5
ПТ-80/100-130/13							51,4
ПТ-140/165-130/15
Р-50-130/13
Р-100-130/15

Тип котла	Ном.произ-водитель-ность	Давление	Темпер-а	Темп-ра питат.воды	Топливо	К.п.д. брутто
	кг/с	Мпа	Т^оС	Т^оС		%
Е-500-140-ГМН					Газ, мазут	91,4	0,37
Е500-140					Уголь	92,5	0,37
Е-480-140-ГМН	133,3				Газ, мазут	92,1	0,39
Е420-140-ГМ	116,7				Газ, мазут	93,5	0,44
Е420-140-ГМ	116,7				Бурые и каменные угли	91,7	0,44
Е320-140-ГМ	88,9				Газ, мазут	93,8	0,58
Е320-140	88,9				Бурые и каменные угли		0,58

Пиковые водогрейные котлы
	КВ-ГМ-180	КВ-ГМ-100		КВ-ТК-100
	Газ	Мазут	Газ	Мазут	Бур.уголь	Экибаст.уголь	Кузнецкий уголь
Теплопроизводит-сть
Температура воды на входе
На выходе
К.п.д.	92,4	89,5	92,5	91,3	88,2	88,7	90,9

Задание на курсовой проект.

По сумме двух цифр кода!
Величина
D^р_п	кг/с
g	cт	0,16	0,15	0,14	0,13	0,12	0,11	0,1	0,09	0,08	0,07
Климатич. условия		Верхоянск	С-Петербург	Кострома	Рига	Братск	Вильнюс	Архангельск	Волгоград	Иркутск	Пермь

По сумме двух цифр кода!
Величина
D^р_п	кг/с
g	cт	0,06	0,05	0,06	0,07	0,08	0,07	0,06	0,05	0,06
Климатич. условия		Керчь	Иваново	Киев	Якутск	Красноярск	Москва	Тюмень	Уфа	Мурманск

По,последней цифре кода!
Величина
m	тыс.чел.
Топливо		Газ (Мазут)	Уголь	Газ (Мазут)	Уголь	Газ (Мазут)	Уголь	Газ (Мазут)	Уголь	Газ (Мазут)	Уголь
Q^р_н	Мдж/кг	48,65	15,91	48,71	16,71	49,01	17,25	49,52	18,92	50,31	20,52

По первой цифре кода!
Величина
Р	Мпа		0,5	0,6	0,7	0,8	0,9		0,95	0,85	0,75
tп	^оС
bок			0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9
tок	^оС
h^п_тэц	ч/год
hп

2016-01-05

676

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

Обсуждение в статье: Методическое указание к курсовому проекту по дисциплине «Источники производства теплоты»

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓