Проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО "Башкирский государственный аграрный

университет"

Факультет: Энергетический

Кафедра: АТД и Т

Специальность: Электрификация и автоматизация с/х

КУРСОВАЯ РАБОТА

"Проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения"

Мухамедьяров Ильнур Равилович

Форма обучения: очная

Курс, группа: АХ 301/1

"К защите допускаю"

Руководитель:

Динисламов М. Г..

Уфа 2009

РЕФЕРАТ

Курсовой работа включает в себя 24 страницы расчётно-пояснительной записки, 1 лист графического материала формата А1.

Объектом работы является проектирование отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения.

Расчётно-пояснительная записка включает в себя: расчет тепловых нагрузок, выбор источника теплоснабжения, определение годовых расходов теплоты и топлива, регулирование отпуска теплоты, подбор питательных устройств и сетевых насосов, расчёт водоподготовки, тепловую схему котельной, компоновку котельной и расчёт технико-экономических показателей производства теплоты.

Графическая часть курсовой работы, содержит тепловую схему с указанием всего оборудования, участвующего в тепловом процессе, графики годовой тепловой нагрузки и температур воды в тепловой сети.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Задание

2. Расчет тепловой нагрузки

2.1 Определение расчетной тепловой мощности на отопление и вентиляцию

2.2 Расход теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды

3. Выбор теплоносителя

4. Подбор котлов

5. Годовой расход топлива

6. Регулирование отпуска теплоты котельной

7. Подбор питательных устройств и сетевых насосов

8. Расчет тепловой схемы котельной

9. Технико-экономические показатели производства тепловой энергии

Библиографический список

1. Задание

1. Рассчитать по удельным показателям расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для объектов, указанных в таблицах 1 и 2 и годовой расход теплоты. При расчете принять: расчетно-климатические условия по последней цифре номера зачетной книжки по таблице 4; высоту помещений ремонтной мастерской -5 м, школы, клуба и гаража - 4 м, остальных объектов - 3 м; давление и температуру пара по предпоследней цифре номера зачетной книжки.

2. Выбрать тип и количество котлов в котельной, определить максимальный часовой расход топлива. Вид топлива принять по таблице 3.

3. Рассчитать внутренний диаметр трубопроводов теплотрассы для отопления объекта, указанного в таблице 3.

Таблица 1 Характеристика потребителей теплоты жилого сектора

Название	Последняя цифра № зач.книжки
	7
Жилые дома,
Школа,
Клуб,
Баня,

Таблица 2 Характеристика потребителей теплоты производственного сектора

Наименование	Предпосл. цифра № зач.книжки
	9
Ремонтная мастерская, тыс. м2	1,8
Давление пара, МПа	0,2
- расход пара, кг/с	0,15
- расход гор. воды, кг/с	0,16
температура пара, °С	-
Степень сухости пара, х	0,95
Гараж, тыс. м2	0,2
Число автомобилей: - грузовых - легковых	20 4
Коровники: число голов	70

Таблица 3 Вид топлива и объект для расчета трубопроводов

	3-я цифра № зач.книжки
	5
Топливо	Каменный уголь
Теплота сгорания	Qdi=21МДж/нм3
Объект	Жилые дома

Таблица 4 Расчётно-климатические условия

Населён-ный пункт	Последняя цифра № зач.книжки	Темп. воздуха наиболее холодной пятидневки, tн.в, °С.	Темп. Вентиляци-онная, tн.в, °С	Продолжительность отно-сительного периода со средне суточная темп., °С		Средняя скорость ветра
				h, сут.	tср.о
Уфа	7	-35	-20	213	-5,9	3,5

2. Расчёт тепловой нагрузки

2.1 Определение расчетной тепловой мощности на отопление и вентиляцию

Определение расчётной тепловой мощности на отопление и вентиляцию, в Вт:

Ф0 = qотЧVнЧ(tв - tн.о) Ча;	(1)
Фв = qвЧVнЧ(tв. - tн.в),	(2)

где qот и qв - удельная отопительная и удельная вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3ЧК); применяется в зависимости от назначения и размеров здания.

Vн - объем здания, м3;

tв - средняя расчетная температура воздуха, характерная для большинства помещений зданий, 0С;

tн.о. и t н.в. - расчётная температура наружного воздуха для системы отопления и вентиляции, 0С;

а - поправка на разность температур, 0С.

a=0,54+22/(tВ- tНО) (3)

Тепловая мощность на отопление жилых домов:

принимаем площадь одного жилого дома S=100 м2, тогда количество домов равно 190;

VН=100Ч3=300 м3 —объем одного дома;

q0Т=0,87 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tВ=20°C (приложение 1 /1/);

tН.О.= -35 0С (по заданию);

а=0,54+22/(20-(-35))=0,94;

Фо=0,87Ч300Ч190Ч(20-(-35))Ч0,94=2563803 Вт.

Тепловая мощность на отопление общественных зданий:

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию школы:

qoт=0,41 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tВ = 16°C(приложение 1 /1/);

tН.О.= -35 С (по заданию);

а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;

VН=3000Ч4=12000 м3;

Ф0=0,41Ч12000Ч(16-(-35))Ч0,971=243643,32 Вт;

qВ=0,09 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tH.B.=-20 0С (по заданию);

Фв=0,09Ч12000Ч( 16-(-20))=38880 Вт.

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию клуба:

qoт=0,43 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tB=16°C (приложение 1 /1/);

tH.О.= -35°C (по заданию);

а=0,54+22/(16-(-35))=0,971;

VН= 300Ч4=1200 м3;

Фот=0,43Ч1200Ч(16-(-35))Ч0,98 =25552,8 Вт;

qВ=0,29 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tH.B=-20°C (по заданию);

Фв=0,29Ч5600Ч(16-(-20))=12528 Вт.

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию бани:

qoт=0,33 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tB=25 °C (приложение 1 /1/);

tH.О.= -35°C (по заданию);

a=0,54+22/(25-(-35))=0,907;

VН=35Ч3=105 м3;

Фо=0,33Ч105Ч(25-(-35))Ч0,907=271081,77Вт;

qв= 1,16 Вт/(м3ЧК) (приложение11 /2/);

tн.в. =-20 0С (по заданию);

Фв=1,16Ч105Ч(25-(-20))=5781 Вт

Тепловая мощность на отопление производственных зданий:

Тепловая мощность на отопление и вентиляцию ремонтной мастерской:

qo=0,61 Вт/(м3ЧК) (приложение 12 /2/);

tВ = 18°C (приложение 1 /1/);

tH.0.= -35 0С (по заданию);

а=0,54+22/(18-(-35))=0,955;

VН =1800Ч5=9000 м3;

ФОТ=0,61Ч9000Ч(18-(-35))Ч0,955=277876,35 Вт;

qB=0,17 Вт/(м3ЧК) (таблица 1, /2/);

tН.В.=-20 0С (по заданию);

Фв=0,17Ч9000Ч(18-(-21))=58140 Вт.

Тепловая мощность на отопление гаража:

qoт=0,64 Вт/(м3ЧК) (таблица 1, /2/);

tВ= 10 °C (страница 157, /1/);

tН.О.= -35 С (по заданию);

а=0,54+22/(10-(-35))=1,03;

VH=200Ч4=800 м3;

ФОТ=0,64Ч800Ч(10-(-35))Ч1,03=23731,2 Вт.

Суммарная тепловая мощность на отопление:

∑Ф0Т= 2563803+243643,32 +25552,8 +271081,77+277876,35 +23731,2 =3405688,44 Вт

Суммарная тепловая мощность на вентиляцию:

∑Фв=38880+1252+5781+58140=104053 Вт.

2.2 Расход теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды

Определение расходов теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды

2.2.1 Расход теплоты на горячее водоснабжение:

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение Фг.в.ср (в Вт), жилых и общественных зданий в отопительный период определяется:

(4)

m - расчётное количество населения обслуживаемого системой горячего водоснабжения;

qг.в. - укрупненный показатель среднего теплового потока, Вт, на горячее водоснабжение на одного человека. Принимается в зависимости от среднесуточной за отопит. период нормы расхода воды при температуре 60 0С

на одного человека g,л/сут;

По формуле (4) найдём Фсрг.в для жилых зданий:

qг.в=320 Вт для g= 85л/сут (рекомендация на стр.124/2/)

Вт.

По формуле (4) найдём Фсрг.в для школ:

qг.в=146 Вт для g= 40л/сут (рекомендация на стр.124/2/)

Вт

Тепловая мощность на горячее водоснабжение клуба:

При среднем за отопительный период норме расхода, воды при температуре 60 0С на горячее водоснабжение одного душа в час g=110 л/час с горячим водоснабжением (рекомендация на стр.124/2/);

Фг.в =0,278ЧVtЧρвЧсвЧ(tг.в.-tх.в.), (5)

где Vt – часовой расход горячей воды, м3/ч;

rв – плотность воды (983 кг/м3), (124/1/);

Cв – удельная массовая теплоемкость воды, уравненная 4,19 кДж/(кгЧ К).

Для душевых помещений из расчета одновременной работы всех душевых сеток в течение 1 часа в сутки:

G=nЧgЧ10-3 , (6)

где n – число душевых сеток;

g – расход воды на 1 душевую сетку, л/сут.

Фг.в. =0,278Ч10Ч110Ч0,001Ч983Ч4,19Ч(65-5)=75571,2 Вт.

Тепловая мощность на горячее водоснабжение бани.

При среднем за отопительный период норме расхода воды при температуре 600С на горячее водоснабжение одного посетителя g=120 л/сутки с горячим водоснабжением (рекомендация на стр.124/2/);

Для бань и предприятий общественного питания:

G=mЧgЧ10-3 (7)

m- число посетителей равное числу мест в раздевальной;

m=50

По формуле (5) найдем Фсрг.в:

Фсрг.в.= 0,278Ч50Ч120Ч0,001Ч983Ч4,19Ч(65-5)= 412206,5 Вт.

Максимальный поток теплоты (в Вт), расходуемый на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

(8)

Фг.в.max =(2…2,4)Ч(672000+27740+75571,2 +412206,5)=2612538,9 Вт.

В животноводческих помещениях максимальный поток теплоты (Вт), расходуемый на горячее водоснабжение (tг=40…60 0С), для санитарно-гигиенических нужд.

(9)

где b - коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течение суток; b= 2,5;

- массовая теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг, 0С

m - число животных данного вида в помещении;

g - норма среднесуточного расхода горячей воды на одно животное, кг (принимают для коров молочных пород 15 кг.)

Фг.в.= Вт

Максимальный поток на горячее водоснабжение ремонтных мастерских:

(10)

G- расход горячей воды м3 /ч

-плотность воды

-расчетная температура холодной воды принимаемая зимой -5 0С

- расчетная температура горячей воды равная 60 0С

Вт

Поток теплоты, Вт, расходуемый на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному снижается и определяется по следующим формулам:

для жилых и общественных зданий:

= 0,65 Фг.в.

(11)

=0,65Ч2612538,9 =1698150,3Вт

для производственных зданий:

. = 0,82 Фг.в.

(12)

=0,82Ч(6726,8+36903,9)=35777,2 Вт.

2.2.2 Тепловая мощность на технологические нужды.

Фт.н = 0,278ЧyЧDЧ (h-pЧhвоз),

Тепловую мощность системы теплоснабжения, Вт, на технологические нужды определяем по формуле:

где y- коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6...0,7;

D - расход теплоносителя, кг/ч;

р - коэффициент возврата конденсатора или обратной воды, принимаемый равным 0,7;

h и hвоз. - энтальпия теплоносителя и возвращаемого конденсатора или обратной воды, кДж/кг.

hвоз.=cBЧtK (13)

где: tK - температура конденсата, принимаем равной температуре в обратном трубопроводе 70 0С;

сВ- теплоёмкость воды, сВ=4,19 кДж/(кгЧК);

hвоз.=4,19Ч70=293,3 кДж/кг.

Тепловая мощность на технологические нужды ремонтной мастерской:

Энтальпия пара при р=0,2 МПа и при степени сухости пара 0,95 (по h,s - диаграмме)

h=2600 кДж/кг;

По формуле (12) найдём Фт.н.рм:

Фт.н.рм=0,278Ч0,65Ч540Ч(2600-0,7Ч293,3)=161828,4 Вт.

Тепловая мощность на технологические нужды гаража

Расход смешанной воды для автогаражей:

где n - число автомобилей, подвергающихся мойке в течении суток; g - среднегодовой расход воды на мойку одного автомобиля, кг/сут. Для легковых автомобилей g = 160 кг/сут, для грузовых - g = 230 кг/сут. Dсм.л=4Ч160/24=26,67 кг/ч. Dсм.г.=20Ч230/24=191,67кг/ч. По формуле (12) определяем Фт.н.г: Фт.н.г.=0,278Ч0,65Ч(26,67 +191,67)Ч( 2800-0,7Ч293,3)=150410,4 Вт. Фт.н= Фт.н.г+ Фт.н.рм=150410,4+161828,4=312238,8 Вт

(14) ()

Расчетная суммарная мощность котельной:

Расчётную тепловую нагрузку на котельную, Вт, подсчитывают отдельно для зимнего и летнего периода годов по расчётным расходам тепловой мощности каждым объектом, включенным в систему централизованного теплоснабжения: для зимнего периода:

Фрзим= 1,2Ч(∑ФОТ+∑Фвен+∑Фг.в.max+∑Фт.н.), (15)

для летнего периода

Фрлет=1,2Ч(Фг.в.летmax+∑Фт.н), (16)

где: ∑Фот,∑Фвен,∑Фг.в.max+∑Фт.н -максимальные потоки теплоты на отопление, вентиляцию, горячего водоснабжение и технологические нужды, (в Вт);

1,2 - коэффициент запаса, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной, теплопотери в тепловых сетях;

ζ - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (ζ=0,82 для производственных зданий и ζ=0,65 для жилых и общественных зданий).

Вт.

Вт.

3. Выбор теплоносителя

Согласно СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети" при теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, и если возможно, для технологических нужд в качестве теплоносителя используется вода.

Температура воды в падающей магистрали принимается равной 150 0С, в обратном трубопроводе - 70 0С. Если расчетная тепловая нагрузка Фр<5,8 МВт допускается применение в падающий магистрали воды с температурой 95... 1100С в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.

Если для технологических нужд необходим пар, то в производственных зданиях и сооружениях при соответствующем технико-экономическом обосновании его можно использовать в качестве единого теплоносителя. В отопительно-производственных котельных допускается применение двух теплоносителей: воды и пара.

Подбор котлов

Фуст=Фр= Вт

Учитывая величину Фуст и необходимость в технологическом паре, выбираем для котельной котлы ДКВР. Зная что тепловая мощность котла ДКВР-2,5-13 при работе на угле состовляет 1,75 МВт(см. таблица 9 /2/), принимаем котельную с четырьмя котлами ДКВР-2,5-13 с общей тепловой мощностью 1,75Ч4=7 МВт

Так как в летний период максимальная тепловая нагрузка, равна Вт

Что как раз соответствует тепловой мощности одного котла ДКВР-2,5-13, работающего с допустимой перегрузкой до 25

Характеристики котла ДКВР-2,5-13:

5. Годовой расход топлива

Годовой расход тепла на отопление:

; (17)

Где - суммарный максимальный расход тепла на отопление,Вт

tв- средняя расчетная по всем потребителям температура внутреннего воздуха (16…180 С);

tн- расчетная отопительная температура наружного воздуха, 0С;

tо.п- средняя температура наружного воздуха за отопительный период, сут.

nот- продолжительность отопительного периода, сут.

Годовой расход тепла на вентиляцию:

(18)

tн.в- расчетная зимняя вентиляционная температура

zв- усредненное за отопительный период среднесуточное число работы системы вентиляции; при отсутствии данных принимают zв=16ч.

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение:

(19)

-коэффициент, учитывающий снижение часового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему. Для жилых и общественных зданий =0,65, для производственных =0,82;350- число суток

в году работы системы горячего водоснабжения.

Годовой расход тепла на технологические нужды:

(20)

Общий годовой расход тепла:

Годовой расход топлива подсчитываем по формуле:

(21)

-низшая теплота сгорания рабочего топлива(кДж/кг- для твердого и жидкого топлива кДж/м3- для газообразного топлива )

Для каменного угля ;

- средний КПД котельной(при работе на твердом топливе =0,6,на жидком и газообразном- =0,8);

6 Регулирование отпуска теплоты котельной

В системах теплоснабжения сельскохозяйственных объектов основной является тепловая нагрузка систем отопления. Поэтому при применении водяных тепловых сетей применяют качественное регулирование подачи теплоты на основании температурных графиков, с помощью которых определяют зависимость температуры воды в трубопроводах тепловых сетей от температуры наружного воздуха при постоянном расходе.

При наличии систем горячего водоснабжения температур воды в подающем трубопроводе открытых систем теплоснабжения принимают не ниже 60 0С, закрытых - не ниже 70 0С. Поэтому температурный график для падающий линии имеет точку излома С, левее которой tп=const.

Минимальная температура обработанной воды определяется, если через точку С провести вертикальную линию до пересечение с графиком обратной воды. Масштаб построения mt=0,23 0С/мм.

7. Подбор питательных устройств и сетевых насосов

Для паровых котлов с избыточным давлением пара свыше 68,7 кПа устанавливают конденсатные и питательные баки. Конденсат конденсатными насосами перекачивается из конденсатных в питательные баки, расположенные на высоте 3...5 м от чистого пола. В эти баки подается также химически может выполнить резервуар термического деаэратора, объем которого должен быть равен 2/3Ч Vп.б

Вместимость питательных баков (м3) из расчета часового запаса воды

Vп..б. = , (22)

- расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.

Вместимость конденсатных баков:

Vк.б. = , (23)

где - коэффициент возвращаемого конденсата, =0,7 (стр.131/1/);

- расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/ч.

Расход питательной воды найдем по формуле:

(24)

D- расчетная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;

П- продувка котлов, %(при питании котлов химически очищенных водой П=0,5…3,0%);

Вместимость питательных баков:

Вместимость конденсатных баков:

Vк.б. = ,

Подача конденсатного насоса (м3/ч) должна быть равна часовому объему конденсата Vк.б а напор создаваемый насосом принимают 150…200кПа.

Выбираю центробежный насос 1,5К-6 (приложение 21/1/): подача 6 м3/ч; развиваемое давление 199 кПа; КПД=50%.

Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях устанавливают два сетевых насоса с электроприводом (один из них резервный). Производительность насоса, м3/ч, равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:

(25)

где - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая водой, (в Вт);

- плотность обратной воды, кг/м3, =977,8 кг/м3 (132/1/),

и - расчетный температуры прямой и обратной воды, °С.

Тепловая нагрузка , покрываемая паром, Вт

Вт

- тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды(подогрев и диарация воды, отопление вспомогательных помещений и др.)

(26)

Вт

Ориентировочно принимаем напор развиваемый сетевым насосом:

;

Выбираем два центробежных насоса 4КМ-12 (приложение 21/1/): подача 65 м3/ч; развиваемое давление 370 кПа; КПД=75%.

Подпиточные насосы компенсируют разбор воды из открытых тепловых сетей на горячее водоснабжение и технологические нужды, а также восполняют утечки сетевой воды, состовляющие 1…2% ее часового расхода.

Количество подпиточных насосов должно быть не менее двух. Устанавливают подпиточные насосы перед сетевыми насосами во всасывающую линию для обеспечения давления в обратной магистрали.

Подача подпиточного насоса(м /ч)

(27)

- расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, Вт

- часть расчетной технологической нагрузки, покрываемой теплоносителем, Вт