Система тепло- и энергоснабжения промышленного предприятия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра "Промышленная теплоэнергетика"

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Брянск

Аннотация

В дипломном проекте была проанализирована система тепло-энергоснабжения промышленного предприятия и отпуска тепла потребителю.

В основной части проекта было проведено энергетическое обследование тепловых нагрузок и тепловых сетей завода, рассчитаны две тепловых схемы котельной в связи с предложенными проектами модернизации.

В специальной части проекта рассчитано внедрение турбинной установки для снижения затрат на потребление электрической энергии. Были получены результаты работы турбины на номинальном и частичных режимах.

В экономической части проекта определены технико-экономические показатели работы котельной, рассчитан срок окупаемости турбоустановки. Также произведен сравнительный анализ двух вариантов использования котлов в компоновке с котельной с выбором оптимального варианта.

В дипломном проекте рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта, а также решены вопросы по организации энергетического обследования.

Содержание

Введение

1.Анализ тепловых нагрузок завода

1.1 Энергетическое обследование проектируемых режимов работы системы теплоснабжения

1.1.1 Расчет расхода тепла на отопление

1.1.1.1 Расчет расхода тепла на отопление для цехов предприятия

1.1.1.2 Расчет годового расхода тепла на отопление

1.1.2 Расчет расхода тепла на вентиляцию

1.1.2.1 Расчет расхода тепла на вентиляцию для цехов предприятия

1.1.2.2 Расчет годового расхода тепла на вентиляцию

1.1.3 Расчет расходов тепла на хозяйственно - бытовое горячее водоснабжение

1.1.4 Расчет расходов тепла на технологические нужды

1.2 Энергетическое обследование фактических режимов работы системы

1.2.1 Расчет расхода тепла на отопление

1.2.1.1 Расчет расхода тепла на отопление тарного цеха

1.2.1.2 Расчет расхода тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха через ограждения помещения

1.2.1.3 Расчет тепловыделений в помещении

1.2.1.4 Расчет годового расхода тепла на отопление

1.2.2 Расчет расхода тепла на вентиляцию

1.2.2.1 Расчет расхода тепла на вентиляцию для цехов предприятия

1.2.2.2 Расчет годового расхода тепла на вентиляцию

1.2.3 Расчет расходов тепла на хозяйственно – бытовое горячее водоснабжение

1.2.4 Расчет расходов тепла на технологические нужды

1.3 Регулирование отпуска тепла потребителям

2. Анализ режима работы тепловых сетей

2.1 Гидравлический расчет тепловых сетей

2.1.1 Гидравлический расчет проектируемой водяной тепловой сети завода

2.1.2 Гидравлический расчет существующей водяной тепловой сети завода

2.1.3 Гидравлический расчет паровой сети завода

2.2 Тепловой расчет толщины изоляционного материала

2.2.1 Тепловой расчет толщины изоляции существующей водяной тепловой сети

2.2.2 Тепловой расчет толщины паровой тепловой сети

2.2.3 Расчет потерь тепла через теплоизоляционную конструкцию и температуры теплоносителя

2.2.4 Потери тепла с утечками сетевой воды

3. Модернизация источника теплоснабжения завода

4. Оценка эффективности производства электрической энергии на заводской котельной

4.1 Производство электрической энергии за счет использования энергии избыточного давления промышленного пара

4.2 Расчет годовой выработки электроэнергии на заводской мини-ТЭЦ

5. Экономическая часть проекта

5.1 Экономическая оценка модернизации системы энергоснабжения за счет использования турбоагрегата для снижения давления пара

5.1.1 Структура потребления и производства энергетических ресурсов

5.1.2 Финансовая оценка проекта

5.1.3 Производственные издержки

5.1.4 Доход проекта

5.1.5 Расчет срока окупаемости

5.1.6 Расчет основных технико-экономических показателей работы котельной

5.1.7 Экономическое обоснование улучшения показателей эффективности

5.2 Экономическая оценка модернизации системы энергоснабжения при отпуске тепла внешнему потребителю

5.2.1 Расчет основных технико-экономических показателей

5.2.1.1 Расчет производственной программы

5.2.2 Расчет сметы капитальных вложений на строительство системы теплоснабжения промышленного предприятия

5.2.3 Расчет численности работников и размера единого фонда оплаты труда

5.2.4 Расчет фонда оплаты труда

5.2.5 Расчет потребности производства в энергетических и материальных ресурсах

5.2.6 Расчет амортизационных отчислений

5.2.7 Расчет годовых эксплуатационных затрат и себестоимости производства 1Гкал тепловой энергии

5.2.8 Расчет основных технико - экономических показателей работы котельной

5.2.9 Экономическое обоснование улучшения показателей эффективности

5.2.10 Расчет срока окупаемости

5.3 Выводы по экономической части

6. Организационная часть проекта

6.1 Проведение энергоаудита ЗАО "Термотрон-завод"

6.2 Программа проведения энергетического обследования

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Техника безопасности в котельной

7.1.1 Подготовка котельного агрегата к работе

7.1.2 Растопка котельного агрегата

7.1.3 Аварийная остановка котельного агрегата

7.2 Расчет выбросов загрязняющих веществ котельной

7.3 Расчет защитного заземления

7.3.1 Задание

7.3.2 Решение

Заключение

Стандартизация

Список использованной литературы

Введение

Энергохозяйство крупных промышленных предприятий представляет собой сложный комплекс тесно взаимосвязанных агрегатов, потребляющих и одновременно генерирующих различные виды энергии, основными из которых являются электрическая энергия и теплота.

Тепловая энергия в народном хозяйстве используется для производства практически всех видов продукции, поэтому потребность в тепле имеется на всех современных промышленных предприятиях как для технологических целей, так и для сантехнических нужд. Кроме собственных производственных объектов, тепло необходимо также для отопления жилых сооружений и бытовых нужд населения, живущего в прилегающих к промышленному предприятию районах – жилищно-коммунальный сектор.

Одна из особенностей современной жизни в России – это формирование определенной системы и структуры по рациональному снабжению и потреблению энергии. Эта проблема особенно актуальна в российской экономике, поскольку в России энергоемкость промышленного производства и социальных услуг оказывается во много раз выше общемировых показателей. Эта проблема еще более обостряется в связи с постоянным увеличением в нашей стране стоимости энергоносителей. В себестоимости продукции в России доля энергозатрат часто становится доминирующей. В связи с этим конкурентоспособность отечественной продукции все больше зависит именно от экономического расходования энергетических ресурсов.

На отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий, а также на пароснабжение промышленных предприятий затрачивается около 36% всех потребленных в стране энергетических ресурсов, из которых полезно используется только 21%, а 15% являются потерями.

Повышение коэффициента полезного использования энергетических ресурсов - первоочередная задача, стоящая перед народным хозяйством.

Объектом исследования данного дипломного проекта является ЗАО "Термотрон-завод", а также его энергетические потоки.

Актуальность работы связана с тем, что на заводе законсервированы неиспользуемые мощности (два водогрейных котла ПТВМ-50), которые можно либо непосредственно эксплуатировать, либо провести демонтаж котлов и использовать полученную свободную площадь котельной.

Целью моего курсового проекта является предложение рационального проекта по снижению энергопотребления ЗАО "Термотрон-завод".

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Произвести энергетическое обследование тепловых нагрузок завода.

При проектировании системы теплоснабжения завода система была рассчитана на максимальные нагрузки. В настоящий момент картина системы теплоснабжения ЗАО "Термотрон-завод" изменилась. Отделились некоторые службы, появился избыток энергетических ресурсов. Поэтому для достижения поставленной задачи необходимо провести поверочный расчет прошлых и существующих тепловых нагрузок.

2. Произвести энергетическое обследование тепловых сетей завода.

Для решения задачи необходимо рассчитать гидравлические расчеты прошлой и существующей водяных сетей, существующей паровой сети. Произвести поверочный тепловой расчет данных сетей.

3. Произвести расчет источника теплоснабжения.

В рамках дипломного проекта были выбраны два проекта модернизации системы теплоснабжения. Поэтому проводится расчет двух схем источников теплоснабжения.

4. Внедрение турбинной установки для снижения затрат при потреблении электроэнергии заводом.

Для решения задачи необходимо рассчитать турбинную установку на номинальном и частичных режимах, а также определить мощность, вырабатываемую турбиной в течение года.

5. Рассчитать экономическую часть проекта.

При экономическом обосновании проекта при производстве электрической энергии необходимо рассчитать производственные издержки и срок окупаемости внедренной турбоустановки. При экономическом обосновании проекта при отпуске тепла внешнему потребителю необходимо рассчитать два варианта устанавливаемого количества котлов.

6. Разработка организационной части проекта.

В рамках раздела необходимо разработать методику энергетического обследования оборудования котельной, его организацию на заводе.

7. Рассчитать безопасность и экологичность проекта.

Для решения данной задачи необходимо произвести расчет защитного зануления.

Анализ тепловых нагрузок завода

1.1. Энергетическое обследование проектируемых режимов работы системы теплоснабжения

При проектировании система теплоснабжения ЗАО "Термотрон-завод" была рассчитана на максимальные нагрузки.

Система проектировалась на 28 потребителей тепла. Особенность системы теплоснабжения в том, что часть потребителей тепла от выхода котельной до главного корпуса завода. Далее потребитель тепла – главный корпус завода, и затем остальная часть потребителей располагается за главным корпусом завода. То есть главный корпус завода является внутренним теплопотребителем и транзитом подачи тепла для последней группы потребителей тепловой нагрузки.

Котельная проектировалась на паровые котлы ДКВР 20-13 в количестве 3 штук, работающие на природном газе, и водогрейные котлы ПТВМ-50 в количестве 2 штук.

1.1.1 Расчет расходов тепла на отопление

1.1.1.1 Расчет расходов тепла на отопление для цехов предприятия

Одним из важнейших этапов проектирования тепловых сетей являлось определение расчетных тепловых нагрузок.

Расчетный расход тепла на отопление каждого помещения можно определить двумя способами:

- из уравнения теплового баланса помещения;

- по удельной отопительной характеристике здания.

Проектные значения тепловых нагрузок производился по укрупненным показателям, исходя из объема зданий по фактуре [10].

Расчетный расход тепла на отопление i-го производственного помещения , кВт, определяется по формуле:

, (1)

где: - коэффициент учета района строительства предприятия:

(2)

где - удельная отопительная характеристика здания, Вт/(м3.К);

- объем здания, м3;

- расчетная температура воздуха в рабочей зоне, ;

- расчетная температура наружного воздуха для расчета отопительной нагрузки, для города Брянска составляет -24.

Определение расчетного расхода тепла на отопление для помещений предприятия производилось по удельной отопительной нагрузке (табл. 1).

Таблица 1Расходы тепла на отопление для всех помещений предприятия

ИТОГО ПО ЗАВОДУ:

Расчетный расход тепла на отопление ЗАО "Термотрон-завод" составляет:

.

Суммарные тепловыделения для всего предприятия составляют:

.

Расчетные теплопотери для завода определяются, как сумма расчетного расхода тепла на отопление всего предприятия и суммарных тепловыделений, и составляют:

.

1.1.1.2 Расчет годового расхода тепла на отопление

Так как предприятие ЗАО "Термотрон-завод" работало в 1 смену и с выходными днями, то годовой расход тепла на отопление определяется по формуле:

(3)

где: -средний расход тепла дежурного отопления за отопительный период, кВт (дежурное отопление обеспечивает температуру воздуха в помещении);

, - число рабочих и нерабочих часов за отопительный период соответственно. Число рабочих часов определяется перемножением продолжительности отопительного периода на коэффициент учета числа рабочих смен в сутках и числа рабочих дней в неделю.

Предприятие работает в одну смену с выходными.

(4)

Тогда

(5)

где: -средний расход тепла на отопление за отопительный период, определяемый по формуле:

. (6)

Вследствие не круглосуточной работы предприятия, рассчитывается нагрузка дежурного отопления для средней и расчетной температур наружного воздуха, по формуле:

; (7)

(8)

Тогда годовой расход тепла определяется:

График скорректированной отопительной нагрузки для средней и расчетной температур наружного воздуха:

; (9)

(10)

Определим температуру начала - конца отопительного периода

, (11)

Таким образом, принимаем температуру начала конца отопительного периода =8.

1.1.2 Расчет расходов тепла на вентиляцию

1.1.2.1 Расчет расходов тепла на вентиляцию для цехов предприятия

Вентиляционные системы потребляют значительную часть общего потребления энергии на предприятии. Они обычно являются средством для обеспечения санитарно-гигиенических условий для рабочих в производственных помещениях. Для определения максимальных расчетных нагрузок вентиляции устанавливают расчетную температуру наружного воздуха для вентиляции [14]. Температура в рабочей зоне

Вследствие отсутствия данных о характере и величине выделяющихся вредных веществ, расчетный расход тепла на вентиляцию определяется по его удельной вентиляционной характеристике по формуле:

(12)

где: - удельная вентиляционная характеристика промышленных и служебных зданий, Вт/м3.К;

- объем здания по наружному обмеру, м3;

, - расчетная температура воздуха в рабочей зоне и температура наружного воздуха, .

Расчет расхода тепла на вентиляцию по удельной вентиляционной нагрузке для всех цехов предприятия представлен в табл. 2.

Таблица 2 Расходы тепла на вентиляцию для всех цехов предприятия

ИТОГО ПО ЗАВОДУ: =12378,28 кВт.

1.1.2.2 Расчет годового расхода тепла на вентиляцию

Годовой расход тепла системами вентиляции определяется для всего предприятия по формуле:

, (13)

где: -средний расход тепла на вентиляцию, определяемый по формуле:

, (14)

где: - продолжительность отопительного периода, ч;

- число рабочих смен в сутках:

- число рабочих дней в неделю.

Тогда годовой расход тепла на вентиляцию равен:

Определяем скорректированную вентиляционную нагрузку для средней и расчетной температур наружного воздуха, по формулам:

(15)

(16)

1.1.3 Расчет расходов тепла на хозяйственно- бытовое горячее водоснабжение

Расход тепла на нужды хозяйственно-бытового горячего водоснабжения в промышленных зданиях очень неравномерен как в течение суток, так и в течение недели [10].

Средний за неделю расход тепла на горячее водоснабжение предприятия, оборудованного умывальниками, определяется по формуле:

(17)

где: -норма потребления горячей воды с температурой =65 на единицу потребления, принимаем =9,4 л/смену;

m- число потребителей, на проектируемом предприятии m=2500 человек; -расчетная длительность подачи тепла на горячее водоснабжение, =8 ч;

-температура холодной воды, =5.

Тогда:

Средний за неделю расход тепла на горячее водоснабжение предприятия, оборудованного душевыми, определяется по формуле:

(18)

где: -норма потребления горячей воды с температурой =65 на единицу потребления, принимаем =230 л/смену;

m- число душевых сеток, определяемых по формуле:

(19)

-расчетная длительность подачи тепла на горячее водоснабжение, =8 ч;

-температура холодной воды, =5.

Тогда:

Суммарный расход тепла на хозяйственно- бытовое горячее водоснабжение для всего предприятия равен:

(20)

Средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение летом уменьшается вследствие повышения температуры холодной водопроводной воды (принимается =15 ) и составляет:

(21)

Кроме хозяйственно- бытового водоснабжения на предприятиях требуется также вода для технологических нужд: обмыва форм, охлаждения заготовок и оборудования и т.д. Следовательно, расчетный расход тепла на горячее водоснабжение проектируемого предприятия составляет:

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение всего предприятия определяется по формуле:

(22)

1.1.4 Расчет расходов тепла на технологические нужды

Расход тепла на технологические нужды предприятий всех отраслей промышленности характеризуется большой неравномерностью, как в течение суток, так и в течение месяца и года. Он зависит от характера технологического процесса, типа производственного оборудования, общей организации работ [10].

По характеру режимов потребления проектируемое предприятие можно отнести ко второй группе, т.е. предприятия с односменным графиком работы.

Максимальный расход пара для каждого из цехов предприятия представлен в табл. 3.

Таблица 3 Расход пара для цехов предприятия

ИТОГО =1,145 кг/с

Максимальный в течение года среднесуточный расход тепла на технологические нужды составляет:

(23)

где: - коэффициент заполнения суточного графика теплопотребления на технологические нужды (равен отношению среднесуточной тепловой нагрузки к максимальной и составляет =0,5);

,