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


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: Dпр -расчетный отпуск технологического (производственного) пара; Рп - давление технологического пара tп - температура технологического пара βок - доля возврата конденсата технологического пара tок - температура конденсата технологического пара hТЭЦп - годовое число часов максимума производственно-технологической нагрузки по пару γст - доля сантехнической нагрузки в горячей воде от Dрп Место сооружения ТЭЦ - по климатическим условиям города Qнр - низшая теплота сгорания топлива m - численность населения жилого района или города, присоединенного к ТЭЦ
Численные значения исходных данных:     Климатические условия
Dпр = кг/с Рига
Рп = 0,6 Мпа  
tп = оC Топливо
βок = 0,55   Уголь
tок = оC
hТЭЦп = час/год
γст = 0,13 ст
Qнр = 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:
* Qрп = Dрп *(hп - bок*(hок - hхз) - hхз)*(1 + qп)
Где: Dпр- расчетный отпуск технологического (производственного) пара; hп - энтальпия технологического производственного пара; hок - энтальпия обратного конденсата; hхз - энтальпия холодной воды зимой; qп - доля тепловых потерь;
βок - доля возврата конденсата технологического пара.
Dпр- согласно исходным данным: Dпр = 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:
* Qрп = Dрп *(hп - bок*(hок - hхз) - hхз)*(1 + qп) = 140427,0 кДж/с (КВт)
в МВт Qрп = 140,43 МВт в гДж/ч Qрп = 505,54 гДж/ч
1.2. Годовой отпуск пара на производственно-технологические нужды:
Dпг = Dпр * hпТЭЦ = 2430000 т/год
Где: Dпр- переведенный в тонна/час: Dпр *3600/1000 = 540 т/час
1.3. Годовой отпуск теплоты на производственно-технологические нужды:
Qпг = Qпр * hпТЭЦ = 631921500 гДж
Где: Qпр- переведенный в гигаДжоуль/час: Qпр *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 = Qпiтаб.* Qпг гДж
S Qпiтаб.
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:
** Qро = 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 tро.
Для нашего варианта: tро = -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 **: Qро = qo * m * f *(1 + к1) = 122,06 МВт
2.2. Расчетная тепловая нагрузка вентиляции
определяется по формуле:
*** Qрв = 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 ***: Qрв = qo * m * f *к1*к2 = 10,99 МВт
2.3. Расчетная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение
определяется по формуле:
**** Qрг = 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 ****: Qрг = qг * m = 25,76 МВт
2.3. Суммарная расчетная тепловая нагрузка на коммунально-бытовые нужды
Сложим все вычисленные нагрузки: Qрк = Qро + Qрв + Qрг = 158,81 МВт
2.4. Средняя тепловая нагрузка на коммунально-бытовые нужды
Средняя нагрузка отопления рассчитывается: Qсро = Qро *(tв - tо)/(tв - tро)
Где: tо - Средняя температура наружного воздуха за отопительный период;
tв - Средняя температура внутри помещений;
tро- Расчетная температура для отопления;
Для нашего варианта: tро = -20 оС tо = -0,4 оС
Для жилых зданий: tв = 18 оС, произ-х.зданий: tв = 16 оС
Вычислим : Qсро = Qро *(tв - tо)/(tв - tро) = 79,94 МВт
Средняя нагрузка вентиляции рассчитываетя: Qсрв = Qрв *(tв - tо)/(tв - tрв)
Где: tрв- Расчетная температура для вентиляции; tрв = -11 оС
Вычислим : Qсрв = Qрв *(tв - tо)/(tв - tрв) = 61,16 МВт
Средняя нагрузка горячего водоснабжения рассчитывается:
В отопительный период: Qсрг = Qрг
В неотопительный период: Qсрлг = Qрг*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 : Qсрлг = Qрг*b*(55 - tхл)/(55 - tх)= 16,49 МВт
Средняя тепловая нагрузка на коммунально-бытовые нужды:
Qсрк = Qсрг + Qсрв + Qсро = 157,59 МВт
Сведем все коммунальные нагрузки по теплу в таблицу:
Вид тепловой нагрузки Обозн-е   МВт гДж/ч
Расчетная тепловая нагрузка отопления Qро 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 Qрк 158,81 571,72
Средняя нагрузка отопления: Qсро 79,94 287,78
Средняя нагрузка вентиляции: Qсрв 61,16 220,18
Средняя нагрузка на г/водоснабжение Qсрлг 16,49 59,36
Средняя нагрузка на ком/быт.нужды Qсрк 157,59 567,32
                                 
3. Годовые расходы теплоты
3.1. Годовой расход теплоты на отопление
определяется по формуле:
** Qго = Qсро*hо
Где: hо -длительность отопительного пеиода;
hо - согласно приложению П4 принимается в зависимости от региона.
Для нашего варианта: город: Рига hо = 4920 час
Вычислим: Qго = Qсро*hо = 393304,8 гДж
3.2. Годовой расход теплоты на вентиляцию
определяется по формуле:
** Qгв = Qсрв*hо*z / 24
Где: z = 16 длительность работы за сутки вентиляционных систем (час);
Вычислим: Qгв = Qсрв*hо*z / 24 = 200604,8 гДж
3.3. Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение
определяется по формуле:
** Qгг = Qсрг*hо+ Qсрлг *(8400-hо)
Вычислим: Qгг = Qсрг*hо+Qсрлг*(8400-hо)= 184124,4 гДж
Годовой тепловой расход на коммунально-бытовые нужды:
Сложим все вычисленные нагрузки:
Qгк = Qгг + Qгв + Qго = 778034 гДж
4. Отпуск тепла по сетевой воде
4.1. Расчетная сантехническая тепловая нагрузка
определяется по формуле:
** Qрс = Qрп*g
Где: g - доля сантехнической нагрузки в горячей воде
Для нашего варианта: g = 0,13
Вычислим: Qрс = Qрп*g = 18,25 МВт Qрс = 65,72 гДж/ч
4.2. Годовой расход теплоты на сантехнику
Предполагая закон изменения сантехнической нагрузки таким же как комунальной:
Qгс = Qрс*Qгк / Qрк = 89436,1 гДж
4.3. Расчетная нагрузка потребителей сетевой воды
С учетом тепловых потерь
определяется по формуле:
Qрсв = (1 +qтс)*(Qрк +Qрс)
Где: qтс- доля потерь в тепловых сетях: qтс = 0,06
Вычислим: Qрсв = (1 +qтс)*(Qрк +Qрс) = 675,69 гДж
4.4. Годовой отпуск теплоты в сетевой воде:
определяется по формуле:
Qгсв = (1 +qтс)*(Qгк +Qгс) = 824785,7 гДж
4.5. График нагрузок потребителей сетевой воды по продолжительности.
В формулах: Qсро = Qро *(tв - tо)/(tв - tро) будем варьировать значения
Qсрв = Qрв *(tв - tо)/(tв - tрв) температур:
tро- Расчетная температура для отопления;
tрв- Расчетная температура для вентиляции;
В формуле Qсрлг = Qрг*b*(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.
Qсрв Qсро tхл Qсрлг Кол-во часов с tн Qсрк
  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 Сгсв от температуры наружного воздуха, ниже фиксированной tр
Qгс Qрк Qрсв 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: aрп = Dптрп / Dрп
по сетевой воде: aрсв = Qт.птсв / Qрсв
Где: Dптрп Отпуск тепла и пара из производств.отборов турбин типа ТиПТ(МВт)
Qт.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:
* Dтэц = 1,02*(S(Dо)т,пт,р + Dороу
Где: Dо - Номинальный расход свежего пара на все выбранные турбины.
1,02 - Коэффициент компенсации неучтенных потерь.
роу Расход свежего пара на РОУ, определяется по фоомуле:
роу = (Dрп - Dпт.р.п)*(hп - hв) / (ho*hроу - hпв)
Где: Dпт.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;
Dпр- согласно исходным данным: Dпр = 150 кг/с
Для нашего варианта выбираем турбины (желательно однотипные), суммарный
производственный отбор которых, с небольшим запасом перекрывает заданный Dрп
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:
Dпт.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
ТоС питающ.воды котла Тпв = 230 hпв = 990 кДж/кг
Вычислим: Dороу = (Dрп-Dпт.р.п)*(hп-hв) / (ho*hроу-hпв) = 1,05 кг/с
Подставим в * : Dтэц = 1,02*(S(Dо)т,пт,р + Dороу = 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
Qркот = Dрк * (hо - hпв)* hк = 20808 МВт
По теплопроизводительности достаточный запас на возможный прирост потребления.
Вычислим: Коэффициент теплофикации
по пару: aрп = Dптрп / Dрп = 1,0 по сетевой воде: aрсв = Qт.птсв / Qрсв = 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 51,4
Энергетические котлы Е500-140 88,9    
Водогрейные котлы КВ-ТК-100    
РОУ     1,05
Расчетный коэфф. теплофикации aрп = 1,0        
aрсв = 0,1        
                               

Приложение 1                            
Месяц hптэц 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 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 ТоС 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 ТоС ТоС   %  
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  
Dрп кг/с
g 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    
Dрп кг/с  
g 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
Qрн 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  
hптэц ч/год  
hп    

Наши рекомендации