Теплоснабжение промышленного района города

3 ЕЖЕГОДНЫЕ ИЗДЕРЖКИ ПО ТРАНСПОРТУ ТЕПЛА НА ПОСЕЛОК

Ежегодные издержки по транспорту тепла U включают:

– ежегодные отчисления на амортизацию и ремонт от начальной стоимости тепловой сети;

– стоимость перекачки теплоносителя;

– стоимость тепловых потерь;

– стоимость обслуживания;

(34)

3.1 Определение

Стоимость тепловой сети определяется по формуле:

(35)

где a и b – постоянные коэффициенты, зависящие от способа и условий прокладки, принимаются для расчета:

а = 200 руб./м; b = 2500руб/м²

– суммарная длина всех трубопроводов сети, м;

– материальная характеристика тепловой сети.

Ежегодные отчисления от начальной стоимости сети определяются по формуле:

(36)

где – доля годовых отчислений, принимают 0,075 из расчета: амортизация – 5%, ремонт и общественные расходы – 2,5%.

3.2 Затраты на перекачку теплоносителя

Расход сетевой воды в течение года зависит от зимней и летней тепловой нагрузки, поэтому затраты на перекачку составляют сумму ежегодных издержек на перекачку теплоносителя в зимнее время и летнее время:

(37)

где – расход электроэнергии на привод сетевых насосов в зимнее и летнее время, кВтч/год;

– стоимость электроэнергии, руб/кВтч

руб/кВтч

Расход электроэнергии в зимнее время:

кВтч/год

(38)

где – число часов работы сетевых насосов в отопительный период;

– перепад давлений, развиваемый насосом в зимнее время, берется из гидравлического расчета, Па.

кВтч/год

Расход электроэнергии в летнее время:

кВтч/год (39)

где – число часов работы сетевых насосов в летнее время;

– перепад давлений, развиваемый насосом в летнее время, определяется из следующей зависимости:

кВтч/год

Затраты на перекачку теплоносителя:

3.4 Стоимость тепловых потерь – U_тп

Для приближенного определения теплопотерь сети пользуются следующим выражением:

(40)

где =М+0,15 – условная материальная характеристика тепловой сети, рассчитанная по наружной поверхности изоляции, м².

U – удельные ежегодные потери тепла, отнесенные к 1м² условной материальной характеристики тепловой сети, ГДж/(м² год);

ГДж/(м² год)

(41)

где R – коэффициент теплопередачи изолированного теплопровода с учетом канала и грунта, отнесенные условно к наружной поверхности изоляции трубопроводов, Вт/(м² К)

– среднегодовая температура грунта:

 – коэффициент местных тепловых потерь:  =0,2

m – число часов работы теплопровода за отопительный сезон (приложение 1 (1)):

m=4128 часов

– среднегодовая температура теплоносителя:

Стоимость тепловых потерь определяется по формуле:

где – стоимость тепловых потерь:

3.5 Стоимость обслуживания – U₀

Стоимость обслуживания из-за отсутствия штатных ведомостей ориентировочно определяется по штатному коэффициенту.

Штатный коэффициент по тепловым сетям зависит от вида теплоносителя, радиуса действия и тепловой мощности системы и составляет П=0,3 чел/МВт. Средняя зарплата персонала за год на одного работника принимается З=15000 руб.

(43)

где Q – максимальная тепловая нагрузка, МВт.

3.6 Полная стоимость эксплуатационных расходов транспорта тепла на поселок.

Полная стоимость эксплуатационных расходов транспорта тепла на поселок определяется по формуле (34):

Вывод: В результате расчета выяснили, что ежегодные издержки по транспорту тепла U составляют 1027474 руб/год, где на ежегодные отчисления на амортизацию и ремонт приходится руб/год; затраты на перекачку теплоносителя руб/год; стоимость тепловых потерь руб/год; стоимость обслуживания руб/год.

АННОТАЦИЯ

Ахметзянов З.З., группа ПТ-1-95

Бакалаврская работа на тему: Теплоснабжение промышленного района города Астрахань. – Казань: КЭИ, 1999.

В данной работе излагается последовательность и основные принципы расчета режимных графиков, гидравлического расчета паровой и водяной сети, определяются эксплуатационные расходы по транспорту тепла. Приводится выбор и расчет основного оборудования мини-ТЭЦ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1982. – 360с.: ил.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1975.

3. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488с.: ил.

4. Кирюхин В.И., Тараненко Н.М., Огурцова Е.П. и др. Паровые турбины малой мощности КТЗ. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 216с.: ил.

5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И.Дытнерского/ М.: Химия, 1991.

6. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. Изд. 2 е, переработанное. – М.: Энергия, 1968. – 240 с.: ил.

7. Щепетильников М.И., Хлопушин В.И. Сборник задач по курсу ТЭС: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 170с.: ил.

8. Роддатис К.Ф. Котельные установки: Учебн. пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов. – М.: Энергия, 1977.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА.

1. Определение тепловых нагрузок

2. Расчет температурных графиков тепловой сети

2 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ.

2.1 Определение расходов сетевой воды

2.2 Расчет водяной тепловой сети

2.3 Расчет паровой сети

2.4 Расчет конденсатопровода

3 ЕЖЕГОДНЫЕ ИЗДЕРЖКИ ПО ТРАНСПОРТУ ТЕПЛА НА ПОСЕЛОК.

3.1 Определение ежегодных отчислений на амортизацию и ремонт.

3.2 затраты на перекачку теплоносителя

3.3 Стоимость тепловых потерь

3.4 Стоимость обслуживания

4 ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МИНИ-ТЭЦ.

4.1 Выбор типа и числа котлов

4.2 Выбор типа и числа турбин

4.3 Расчет редукционно-охладительных установок

4.4 Расчет сетевого подогревателя

4.5 Выбор деаэраторных установок

4.6 Нормы качества воды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Теплоснабжение является одной из основных подсистем энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около 1/3 всех используемых в стране первичных топливно-энергетических ресурсов.

Основными направлениями совершенствования этой подсистемы являются концентрация и комбинирование производства теплоты и электрической энергии (теплофикация) и централизация теплоснабжения. Централизованное теплоснабжение от теплоэлектроцентралей сочетается с целесообразным применением экономичных котельных установок и утилизацией вторичных энергоустановок промышленных предприятий. Каждый из этих источников теплоснабжения имеет свою область целесообразного использования.

Развитие промышленности и широкое жилищно-коммунальное строительство вызывает непрерывный рост тепловой нагрузки. Одновременно идет процесс концентрации этой нагрузки в крупных городах и промышленных районах, что создает базу для дальнейшего развития теплофикации и централизованного теплоснабжения.

Ужесточение экологических и планировочных требований к современным городам и промышленным районам приводит к размещению ТЭЦ на органическом (особенно на твердом), а также на ядерном топливе на значительном расстоянии от районов теплового потребления, что усложняет тепловые и гидравлические режимы систем теплоснабжения и выдвигает повышенные требования к их надежности.

Эффективность использования теплоты во многих случаях недостаточна: завышены потери теплоты в тепловых сетях; разрегулирована и низкая гидравлическая устойчивость систем теплопотребления обуславливают общий перерасход теплоты и теплоносителя при недогреве одних и перегреве других потребителей. Важнейшими задачами теплоэнергетиков являются разработка и внедрение в системах теплоснабжения рациональных тепловых и гидравлических режимов, технических и организационных мероприятий, обеспечивающих максимальную экономичность работы этих систем, высокую эффективность и надежность их эксплуатации, а также нормального микроклимата в жилых, общественных и производственных помещениях.

Разработка и внедрение указанных режимов и мероприятий являются предметом наладки централизованных систем теплоснабжения.

При выполнении наладочных работ необходимо также по мере возможности разрабатывать мероприятия по совершенствованию организации эксплуатации и подготовки персонала, снижению тепловых и гидравлических потерь в сети и утечки теплоносителя, улучшению качества подпиточной воды, борьбе с внутренней и наружной коррозией, а также по организации учета отпуска и потребления теплоты.

Наладка системы централизованного теплоснабжения по технологии ее исполнения включает в себя три этапа.

На первом этапе разрабатываются технические и организационные мероприятия, обеспечивающие требуемые расходы теплоносителя через все системы теплопотребления при надежном, безопасном и наиболее экономичном для данных условий режиме работы всех звеньев системы теплоснабжения.

Первый этап включает в себя уточнение схем сетевой водоподогевательной установки источника теплоты и наружных тепловых сетей, в том числе сете, принадлежащих потребителям теплоты, а также тепловых пунктов. Важнейшим элементом является уточнение или определение тепловых нагрузок систем теплопотребления, подключенных к тепловым сетям.

На основании полученных данных производится:

1. разработка графиков отпуска теплоты;

2. определение расчетных расходов сетевой воды;

3. определение гидравлических характеристик источника теплоты и тепловых сетей;

4. гидравлический расчет источника теплоты и тепловых сетей;

5. разработка гидравлического режима работы системы теплоснабжения, построение графиков давлений в тепловых сетях;

6. выбор принципиальных схем автоматического регулирования и защиты сетей теплоснабжения;

7. разработка технических и организационных мероприятий, направленных на обеспечение рассчитанных гидравлического и теплового режимов работы системы теплоснабжения.

На втором этапе разработанные технические решения внедряются во всех звеньях системы. При этом особое внимание уделяется мероприятиям, влияющим на гидравлический режим сети и систем.

Третий этап заключается в регулировке системы по фактическому ее состоянию после проведения работ первых двух этапов.

Данная работа представляет собой 1-й этап наладки централизованной системы теплоснабжения, разработанная на основании учебника Соколова А.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Энергоиздат, 1982.

1 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА

1.1 Определение величины тепловой нагрузки района и построение часовых и годовых графиков тепла.

Для определения тепловых нагрузок при проектировании часто пользуются укрупненными измерителями. В этом случае расчет может производиться в следующей последовательности:

1.1.1 Определяется общий объем жилых и общественных зданий V, м³:

(1)

где и – число жилых и общественных зданий;

– объем одного здания, соответственно жилого и общественного, по наружному обмеру, м³:

1.1.2 Определяется площадь поселка S, м²:

(2)

где – удельный объем зданий в м³ на 1 м² территории

1.1.3 Определяется расчетная температура наружного воздуха для отопления и вентиляции для города Астрахань по приложению 1 (1):

1.1.4 Определяется расчетный переход тепла на отопление жилых и общественных зданий , кВт:

(3)

(4)

где – удельная теплопотеря жилых и общественных зданий, кВт/(м³·К). Определяется по приближенной формуле ВТИ:

(4а)

(4б)

где а=1,85·10^-3 – для кирпичных зданий.

Принимаем, что в поселке общественные здания имеют следующие назначения:

а) дом культуры

б) школа (два здания)

в) поликлиника

г) детский сад (два здания)

Расчетная внутренняя температура отапливаемых зданий определяется по таблице 2–1 (1):

– для жилых домов

– дом культуры

– школа

– поликлиника

– детский сад

Для жилых зданий:

Для школы и дома культуры:

Для поликлиники и детского сада:

Расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий , кВт:

(5)

Расход тепла на отопление при любой температуре наружного воздуха рассчитывается по тем же формулам (3), (4), (5). Полученные результаты сведены в таблицу 1.

1.1.5 Определяется расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией , кВт:

(6)

где – удельный расход тепла на вентиляцию определяются по приложению 2 (1), кВт/(м³·К):

– для дома культуры

– для школы

– для поликлиники

– для детского сада

При любой температуре наружного воздуха расход тепла на вентиляцию определяется по формуле (6). Полученные результаты сведем в таблицу 1.

1.1.6 Определяется среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение , кВт:

(7)

где – число жителей, проживающих в поселке;

– средний объем жилых зданий на 1 жителя, м³;

q – расход горячей воды на одного жителя в сутки, т/сутки;

с – теплоемкость воды, ;

– температура воды горячего водоснабжения: ;

– температура холодной водопроводной воды: ;

Зимой:

Летом:

Полученные результаты сведем с таблицу 1.

По полученным данным строится единый суммарный часовой график расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилого поселка. На основании полученного суммарного часового графика расхода тепла строится годовой график по продолжительности тепловой нагрузки. Число суток с одинаковой температурой наружного воздуха берется по приложению 3 (1). График представлен на рис. 1.

Таблица 1. Зависимость расхода тепла от

температуры наружного воздуха.

1.2 Расчет и построение температурных графиков тепловой сети.

Расчет температурного графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке или производится по формулам:

(8)

(9)

(10)

где – расчетная средняя разность температур отопительного прибора, ;

– расчетный перепад температур сетевой воды в отопительной установке;

– расчетный перепад температур в отопительных приборах.

Задаваясь различными значениями или различными значениями , получаем соответственно значения .

При

При любой температуре наружного воздуха определяются по формулам (8), (9), (10) соответственно. Полученные результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2. Зависимость температуры сетевой воды от наружной температуры

Но так как температура в подающей линии не может быть ниже из-за наличия нагрузки горячего водоснабжения, то при температуры будут иметь следующие значения:

График зависимости температуры в подающей линии и обратной линии тепловой сети от температур наружного воздуха представлен на рис. 2.

Вывод: В ходе работы были определены величины тепловых нагрузок района и их зависимость от температуры наружного воздуха. Расчетный расход тепла на отопление кВт. Расчетный расход тепла на вентиляцию кВт. Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение кВт – зимой и кВт – летом. Так же был рассчитан температурный график тепловой сети.

2 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

2.1 Определение расходов сетевой воды.

При качественном регулировании отпуска тепла по отопительной нагрузке расход сетевой воды на отопление не зависит от температуры наружного воздуха.

Расчетный расход сетевой воды на отопление определяется при :

а) для поселка , кг/с:

(11)

где – расчетные температуры воды .

с – теплоемкость воды, ;

б) для предприятий , кг/с:

(12)

где – 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