Теплоснабжение промышленного района города

расход тепла на отопление предприятий, кВт

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию определяется при расчетной температуре наружного воздуха :

(13)

где – температура сетевой воды в подающей линии и в обратной линии после отопления, соответствующие температуре наружного воздуха :

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение для открытой системы водоснабжения , кг/с:

(14)

где

В открытой системе теплоснабжения вода для горячего водоснабжения забирается частично из подающей и частично из обратной линии тепловой сети с таким расчетом, чтобы была обеспечена температура смеси .

Относительные расходы в подающей и обратной линиях могут быть определены по формулам:

;

(15)

,

(16)

где – доля расхода воды на горячее водоснабжение, получаемое из подходящей и обратной линии.

При вся вода на горячее водоснабжение подается из подающей линии, в этом случае

При вся вода на горячее водоснабжение подается из подающей линии, в этом случае

Определим при по формулам (15), (16):

Определим при по формулам (15), (16):

Определим расход воды на горячее водоснабжение , кг/с:

(17)

где с – теплоемкость воды, ;

Определяются расходы сетевой воды , кг/с:

из подающей линии:

(18)

из обратной линии:

(19)

Используя формулы (18) и (19) производим расчет расходов воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

при :

при :

при :

при :

при :

при :

где

Определяется расчетный расход сетевой воды, подаваемой в ТЭЦ на поселок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение , кг/с:

(20)

где – расчетный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию поселка и расчетный расход на горячее водоснабжение

Расчетный расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение на поселок и предприятие определяется по формуле (20)

График зависимости суммарного расхода воды от температуры наружного воздуха представлен на рис. 3.

2.2 Гидравлический расчет водяной тепловой сети

2.2.1 Для построения плана района и расчетной схемы водяной сети необходимы следующие вычисления:

Площадь одного квартала S_кв, м²:

(21)

где S – площадь поселка, м²;

– число кварталов в поселке (принимаем).

Сторона квартала

Длина первого участка водяной сети , м:

где – ширина зеленой зоны, м:

Длина второго и третьего участка водяной сети равняется сторонам квартала:

Длина ответвления определяется как половина стороны квартала:

Расход сетевой воды на участках G, кг/с:

                                            (22)

где   – Расход сетевой воды на поселок, т/с,

n – число кварталов, которые обеспечиваются водой на этом участке.

Расход сетевой воды на первом участке:

Расход сетевой воды на втором участке:

Расход сетевой воды на третьем участке:

План района представлен на рис. 4.

2.2.2 Гидравлический расчет главной магистрали.

Задаются коэффициентом местных потерь с=0,20,3. Плотность воды принимается постоянной и равной , при значение абсолютной эквивалентной шероховатости постоянный коэффициент для воды Удельное линейное падение давления

Предварительный расчет диаметров трубопроводов производится по формуле:

(23)

Расчет действительного удельного падения давления производится по формуле:

                                (24)

где – уточненный диаметр трубопровода, м.

Первый участок главной магистрали:

Уточняем по ГОСТу диаметр:

Второй участок главной магистрали:

Уточняем по ГОСТу диаметр:

Третий участок главной магистрали:

Уточняем по ГОСТу диаметр:

При полученном диаметре уточняется величина местных потерь. При этом принимается, что на участке через каждые 100 м установлены компенсаторы, на магистрали у ответвления и на ответвлении устанавливаются задвижка и тройники.

Определяется эквивалентная длина местных сопротивлений , м:

(25)

где – постоянный коэффициент (таблица 5-2 [1]),

– сумма местных сопротивлений на участке (приложение 10 [1]).

Для тепловой сети выбираем следующую арматуру:

• компенсатор сальниковый разгруженный,

• задвижки,

• тройники.

Постоянный коэффициент:

Длина местных сопротивлений на первом участке:

На линии по длине устанавливаются 14 компенсаторов, 3 задвижки и 2 тройника. Эквивалентную длину местных сопротивлений определим по формуле (25):

Длина местных сопротивлений на втором участке:

На линии по длине устанавливаются 4 компенсатора, 1 задвижка и 2 тройника.

Длина местных сопротивлений на третьем участке:

На линии по длине устанавливаются 4 компенсаторов, 1 задвижка и 2 тройника.

Определяется падение давления или напора в подающей линии на участке :

(26)

(27)

где

Падение давления на первом участке:

Падение давления на втором участке:

Падение давления на третьем участке:

2.2.3 Гидравлический расчет ответвлений:

Определяется диаметр по формуле

По ГОСТу определяется диаметр:

Расчет действительного удельного падения давления определяется по формуле (24):

Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):

Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):

2.2.4 Гидравлический расчет ВТС на предприятие:

Определяется диаметр по формуле (23)

По ГОСТу уточняем диаметр:

Действительное падение давления рассчитывается по формуле (24):

Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):

Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):

По результатам гидравлического расчета для водяной тепловой сети строится пьезометрический график, представленный на рис. 5.

2.2.5 Определение напора насоса:

К температуре воды добавим 30 для предотвращения вскипания. Получим температуру . По таблице для воды и водяного пара [2] определяем давление насыщения при этой температуре :

или

Для предотвращения вскипания в ПВК добавляем 10 м и 25 м – статический напор. В результате напор насоса будет равен:

2.3 Гидравлический расчет паровой сети.

На предприятие для технологических нужд подается пар из отбора турбины. Расход пара определяется по максимальному часовому расходу тепла, подаваемого потребителю.

(28)

где – энтальпия пара у потребителя, ;

– энтальпия конденсата, возвращаемого от потребителя, .

Определяем удельное падение давления главной магистрали:

(29)

где l – длина трубопровода, м.

Средняя плотность пара:

(30)

где – плотность пара в начале участка,

– плотность пара в конце участка,

Определяем диаметр паропровода по формуле:

(31)

где – постоянный коэффициент (таблица 5-2 [1])

Уточняем по ГОСТу диаметр:

Определяем действительное удельное падение в паровой сети по формуле (24):

Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):

Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):

Определяем давление у потребителя:

(32)

где – давление пара в начале участка, Па.

Расчет закончен, так как выполнено условие:

2.4 Гидравлический расчет конденсатопровода.

Определяется расход конденсата, возвращаемого на ТЭЦ,

(33)

где  – коэффициент возврата конденсата

Определяем диаметр конденсатопровода по формуле (23):

Уточняем по ГОСТу диаметр:

Определяем действительное удельное падение в паровой сети по формуле (24):

Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):

Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):

Вывод: Гидравлический расчет показал, что для обеспечения поселка и предприятия необходимым расходом сетевой воды необходимы следующие диаметры трубопроводов: на первом участке главной магистрали на втором участке главной магистрали на третьем участке главной магистрали на ответвлениях в кварталах для ВТС на предприятие

Диаметр трубопровода, идущего на предприятие с ТЭЦ будет равен а диаметр конденсатопровода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы были произведены необходимые расчеты для проектирования системы теплоснабжения и выбора оборудования мини-ТЭЦ.

При расчете тепловой нагрузки района были определены следующие величины:

1. расчетный расход тепла на отопление:

2. расчетный расход тепла на вентиляцию:

3. расчетный расход тепла на горячее водоснабжение:

Температуры сетевой воды, в зависимости от температуры наружного воздуха, определенные при расчете режимных графиков, сведены в таблицу 2.

В результате гидравлического расчета были определены необходимые расходы сетевой воды и выбраны диаметры трубопроводов водяной и паровой сети. Расход сетевой воды на вентиляцию составил расчетный расход воды на вентиляцию составил расчетный расход воды на горячее водоснабжение составил Общий расход сетевой воды на поселок и предприятие составил Также была составлена схема водоснабжения поселка, представленная на рисунке 4. При построении пьезэлектрического графика водяной сети был определен напор насоса, где

В результате технико-экономического расчета определили издержки по транспорту тепла, которые составили

Для обеспечения тепловой нагрузки одного из предприятия располагается мини-ТЭЦ. На мини-ТЭЦ установлены два паровых котла К 50-40-1, две турбины Р-2,5-35/3М. Коэффициент теплофикации составил =0,45. Также были выбраны деаэратор подпиточной воды котла – ДА-100 и деаэратор подпиточной воды аккумуляторного бака – ДА-300. В качестве сетевого подогревателя используем кожухотрубчатый пароводяной теплообменник с числом ходов z=2; диаметром кожуха D =1200мм; долиной теплообменных труб L = 6м.

4 ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МИНИ-ТЭЦ

4.1 Выбор типа и числа котлов.

4.1.1 Определяется расход теплоты, который необходим для подогрева сетевой воды, мВт:

,

(44)

где – расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение поселка, мВт.

,

Определяем требуемый расход пара на подогрев воды кг/с

(45)

где – энтальпия конденсата пара сетевых подогревателей, кДж/кг: = 419 кДж/кг;

– энтальпия конденсата пара, поступившего на сетевой подогреватель, кДж/кг: = 2777,1 кДж/кг;

– КПД соответственно сетевого подогревателя и котла.

Определяем расход пара на деаэрацию и подогрев сырой воды кг/с

(46)

где – расход пара на технологические нужды, кг/с, (рассчитано выше).

Определяется величина потерь внутри мини-ТЭЦ, , кг/с:

Определяется количество пара, производимого на мини-ТЭЦ,