где Uо— кубатура общественных зданий, м3;
Расчёты:
Uв= (0,71) · Uо[м3]
U в = 0,8 · 802560 = 642048 [м 3 ]
Qрв= Uв· m · cв·(tрв– tрн.в.)·10-6[ГДж/ч]
Q рв = 642048 · 0,8 · 1,3 ·(18 + 24)·10 -6 = 28,04 [ГДж/ч]
При расчете тепловых нагрузок, составляющих основу для проектирования схемы теплоснабжения города, учитывается среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение потребителей. Этот расход теплоты в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) принимается постоянным в течение зимнего (отопительного) периода и определяется по формуле:
Q срг.з. = (а · N г · c ·(t г – t х.з. ))/24 · 10 -6 [ГДж/ч]
где а — среднесуточный удельный расход горячей воды, л/чел. Принимается по заданию;
Nг— количество жителей, пользующихся горячим водоснабжением от централизованных
источников, чел. Рассчитывается на основе исходных данных к проекту;
с — удельная теплоемкость воды, кДж/кг·°С. Принимается равной 4,19 кДж/кг·°С;
tг— температура горячей воды, °С. Принимается равной 65°С;
tх.з.— температура холодной водопроводной воды в зимний период, °С.
Принимается равной 5°С;
24 — продолжительность работы систем горячего водоснабжения в течение суток, ч.
N г = N · m г [тыс.чел.]
где N — проектная численность населения, тыс. чел.;
mг— коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных
источников (для горячего водоснабжения).
Среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в летний период Осрг.л.меньше зимнего на 3035%. Это вызвано уменьшением численности населения города в летний период снижением расхода горячей воды и повышением температуры холодной водопроводной воды до 15°С. Таким образом, Осрг.л.= 0,650,7·Qcpг.з..
Q срг.л. = (0,650,7) · Q срг.з. [ГДж/ч]
где Qсрг.з.— среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в летний
период, ГДж/ч.
Расчёты:
Nг= N · mг[тыс.чел.]
N г = 80 · 10 3 · 0,5 = 40 000 [тыс.чел.]
Qсрг.з.= (а · Nг· c ·(tг– tх.з.))/24 · 10-6[ГДж/ч]
Q срг.з. = (100 · 40 · 10 3 · 4,19 ·(65 – 5))/24 · 10 -6 = 42 [ГДж/ч]
Qсрг.л.= (0,650,7) · Qсрг.з.[ГДж/ч]
Q срг.л. = 0,7 · 42 = 29,4 [ГДж/ч]
Расчетно-часовые расходы тепловой энергии на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение в курсовом проекте необходимо определить по городу в целом с учетом промышленных потребителей. Данные о размерах тепловых нагрузок промышленных предприятий приводятся в задании к курсовому проекту.
·Расчетно-часовой расход тепловой энергии на отопление у промышленных потребителей.
Q сро.п= Q ро*0,15[ГДж/ч]
·Расчетно-часовой расход тепловой энергии на вентиляцию у промышленных потребителей.
Q срв.п= Q рв*0,3[ГДж/ч]
·Расчетно-часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение у промышленных потребителей.
Q срв.п= Q рв*0,4[ГДж/ч]
·Бытовая нагрузка города.
Q рбыт=( Q сро.п+ Q ро) +( Q срв.п+ Q рв) + ( Q срв.п+ Q рв)
Расчёты:
Q рбыт=580,97*1,15+28,04*1,3+42*1,4=763,37[ГДж/ч]
Среднемесячные расходы теплоты для бытовых нужд городских потребителей (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) Qj, рассчитываются по формулам:
а) для летнего периода
Q j = S Q срг.л. · n гj [ГДж/мес]
б) для зимнего (отопительного) периода
Q j = S Q ро ·(t рв – t ср.j )/(t рв – t рн.о. )· n oj + S Q рв ·(t рв – t ср.j )/(t рв – t рн.в. )· n вj + S Q срг.з. · n гj [ГДж/мес]
гдеSQсрг.л.,SQсрг.з.— суммарный среднечасовой расход тепловой энергии на горячее
водоснабжение по городу в целом (с учетом промышленных
предприятий) соответственно в летний и зимний периоды, ГДж/ч;
SQро,SQрв— суммарный максимально-часовой расход теплоты по городу в целом (с
учетом промышленных предприятий) соответственно на отопление и
вентиляцию, ГДж/ч;
tср.j— среднемесячная температура наружного воздуха за каждый месяц
отопительного сезона, °С. Принимается по данным таблицы 3.
nоj, nвj, nгj— продолжительность работы систем отопления, вентиляции и горячего
водоснабжения в течение каждого j-ro месяца, ч. Принимается для систем
отопления и горячего водоснабжения круглосуточная работа, а для
вентиляции - в среднем 12 часов в сутки.
Расчёты:
1. для летнего периода.
SQсрг.л.= Qсрг.л.· 1,4 [ГДж/ч]
SQсрг.п.= 29,4 · 1,4 = 41,16 [ГДж/ч]
Qмай=41,16*24*31=30 623 [ГДж/мес]
Qиюнь=41,16*24*15=14 817,6 [ГДж/мес]
Qиюль=41,16*24*31=30 623 [ГДж/мес]
Qавгуст=41,16*24*31=30 623 [ГДж/мес]
Qсен=41,16*24*30=29 635,2 [ГДж/мес]
2. для зимнего (отопительного) периода.
SQро= Qро*1,15=668,12 [ГДж/ч]
SQрв= Qрв*1,3=36,45 [ГДж/ч]
SQсрг.з= Qсрг.з*1,4=58,8 [ГДж/ч]
Qянв.=668,12*(18+19)/(18+39)*24*31+36,45*(18+19)/(18+24)*12*31+58,8*24*31
=381347,94[ГДж/мес]
Qфев.=668,12*(18+17,2)/(18+39)*24*28+36,45*(18+17,2)/(18+24)*12*28+58,8*24*28
=329608,89[ГДж/мес]
Qмарт=305615,89[ГДж/мес]
Qапрель=202159,19[ГДж/мес]
Qокт.=194298,89[ГДж/мес]
Qнояб.=286927,29[ГДж/мес]
Qдек.=362186,81[ГДж/мес]
Годовой расход тепловой энергии на технологические нужды промышленных предприятий в курсовом проекте рассчитывается как произведение максимальной тепловой нагрузки для технологии производства Qрти продолжительности работы предприятий с этой нагрузкой в течение года hтмах(по заданию).
Расчёты:
Qгодтех=Qрт*hтmax=430*5600=2 408 000[ГДж]
III. Раздел. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
НА БЫТОВЫЕ НУЖДЫ ГОРОДА.
В разделе Ш курсового проекта на основе ранее выполненных расчетов строятся 3 графика расхода тепловой энергии на бытовые нужды города:
а) часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха;
б) среднемесячных расходов теплоты в течение года;
в) отпуска тепловой энергии на бытовые нужды городских потребителей в зависимости от продолжительности стояния температур наружного воздуха в течение года.
Для построения графика часовых расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий необходимо определить помимо максимальных нагрузок Qрои Орврасходы теплоты при разных текущих температурах наружного воздуха в течение отопительного сезона. Начало отопительного сезона соответствует среднемесячной температуре наружного воздуха, tн= 8 °C.
Часовой расход тепловой энергии для текущей температуры наружного воздуха можно определить по формулам:
— для отопления Q о = S Q ро · (t рв – t н )/(t рв – t рн.о ) [ГДж/ч]
— для вентиляции Q в = S Q рв · (t рв – t н )/(t рв – t рн.в ) [ГДж/ч]
где Qо, Qв— часовой расход теплоты соответственно на отопление и вентиляцию при текущей
температуре наружного воздуха, ГДж/ч;
tн— текущая температура наружного воздуха, °С.
Часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в течение всего отопительного сезона принимается постоянным и равным Qсрг.з, а в летний период — Qсрг.л. При построении графика часовых расходов по оси абсцисс откладывается температура наружного воздуха от 8°С до расчетной температуры для систем отопления tн.о, а по оси ординат — величина суммарных тепловых нагрузок городских потребителей для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в зависимости от изменения этих температур.
Расчёты:
SQсрг.з.= 58,8 [ГДж/ч]
SQсрг.п.= 41,16 [ГДж/ч]
SQро= 668,12 [ГДж/ч]
SQрв= 36,45 [ГДж/ч]
tн=8
Qо=SQро· (tрв– tн)/(tрв– tрн.о.) [ГДж/ч]
Q о = 668,12 * (18 - 8)/(18 + 39) = 117,21 [ГДж/ч]
Qв=SQрв· (tрв– tн)/(tрв– tрн.в.) [ГДж/ч]
Q в = 36,45*(18 -8)/(18 + 24) = 8,68 [ГДж/ч]
Qобщ= Qо+ Qв+ Qсрг.з.[ГДж/ч]
Q общ = 58,8+117,21+8,68 = 184,69 [ГДж/ч]
t н = -39 °С
Q общ = 58,8+668,12+36,45 = 763,39 [ГДж/ч]
График №1.Часовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.
При построении графика №2 среднемесячных расходов теплоты на бытовые нужды города по оси абсцисс откладываются месяцы года, а по оси ординат - величина рассчитанных в разделе II проекта суммарных месячных расходов тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение городских потребителей.
График №2.Среднемесячные расходы теплоты в течение года.
IV. Раздел. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.
В разделе IV курсового проекта необходимо запроектировать 2 варианта схемы централизованного теплоснабжения города, различающиеся источниками генерирования тепловой энергии и видом применяемого топлива. В одном варианте для бытовых и технологических нужд городских потребителей тепловая энергия отпускается от ТЭЦ, работающей на твердом топливе, а в другом — от районной отопительной и промышленных котельных установок, использующих газообразное топливо.
Для обоих вариантов следует определить необходимую мощность теплогенерирующих установок и выбрать основное оборудование: теплофикационные турбины, паровые и водогрейные котлы.
В основе определения требуемой мощности теплогенерирующих установок лежат расчетно-часовые расходы тепловой энергии с учетом покрытия тепловых потерь в сетях. В курсовом проекте тепловые потери в сетях приближенно можно принимать в размере 5% от тепловой нагрузки потребителей.
Бытовая нагрузка городских потребителей рассчитывается по следующей формуле:
Q горбыт = Q ро · 1,15 + Q рв · 1,3 + Q рг.з. · 1,4 [ГДж/ч]
где Qсрг.з.— суммарный среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение по
городу в целом (с учетом промышленных предприятий) в зимний период, ГДж/ч;
Qро, Qрв— суммарный максимально-часовой расход теплоты по городу в целом (с учетом
промышленных предприятий) соответственно на отопление и вентиляцию, ГДж/ч.
Технологическая нагрузка городских потребителей дана в исходных данных.
Если учитывать тепловые потери в сетях, то формулы будут следующими:
Q р с 1,05быт = Q горбыт · 1,05 [ГДж/ч]
Q р с 1,05тех = Q рт · 1,05 [ГДж/ч]
Расчёты:
Qр с 1,05быт= Qгорбыт· 1,05 [ГДж/ч]
Q р с 1,05быт = 763,39 · 1,05 = 801,55 [ГДж/ч]
Q р с 1,05тех = 430 · 1,05 = 451,5 [ГДж/ч]
Основным оборудованием ТЭЦ являются паровые турбины и энергетические котлы. Тепловая мощность ТЭЦ рассчитывается исходя из предположения, что технологическая нагрузка промышленных предприятий достаточно равномерная и в течение года полностью покрывается из отборов турбин. Большая часть бытовых нагрузок носит сезонный характер, так как связана с отоплением и вентиляцией зданий. В связи с этим экономически нецелесообразно рассчитывать теплопроизводительность отборов турбин на максимальную бытовую нагрузку, так как большую часть года эти отборы будут недогружены. В результате значительно увеличится годовая выработка электроэнергии по невыгодному конденсационному режиму
Для более полного использования преимуществ комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ важное значение приобретает обоснованный выбор часового коэффициента теплофикации -aТЭЦ. Этот коэффициент характеризует долю максимальной тепловой нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, покрываемой из теплофикационных отборов турбин.
Величина часового коэффициента теплофикацииaТЭЦколеблется в широких пределах и зависит от ряда факторов: расчетной температуры наружного воздуха и продолжительности стояния наружных температур, вида и качества топлива, мощности и энергетических характеристик установленных на ТЭЦ турбин, соотношения тепловых нагрузок отопительно-вентиляционной и горячего водоснабжения.
В целях экономии топлива и повышения эффективности работы оборудования ТЭЦ целесообразно покрывать из теплофикационных отборов турбин примерно половину бытовой нагрузки с учетом потерь тепловой энергии в сетях. В расчетах курсового проекта величинуaТЭЦследует принимать в пределах 0,5ё0,7.
Недостающая бытовая нагрузка в варианте схемы теплоснабжения с ТЭЦ будет покрываться пиковыми водогрейными котлами и редуцированным паром производственного отбора турбин (РОУ).
Вариант №1 (ТЭЦ на твёрдом топливе)
1. Выбор оборудования:
а) паровые турбины:
Паровые турбины выбираются на основе тепловых нагрузок потребителей и в соответствии с графиком отпуска тепловой энергии в зависимости от стояния температур наружного воздуха. Учитывая, что в городе имеются два вида тепловых нагрузок - технологическая и бытовая, первоначально выбираются турбины с двумя регулируемыми отборами пара (турбины типа "ПТ"). Выбор этих турбин осуществляется с таким расчетом, чтобы теплопроизводительностъ производственных отборов пара "П" давлением 0,8ё1,3 МПа полностью соответствовала технологической нагрузке потребителей с учетом покрытия тепловых потерь в сетях.
Одновременно из другого отбора "Т" выбранных турбин паром давлением 0,12ё0,25 МПа будет покрываться бытовая нагрузка городских потребителей. При этом следует определить фактическую величину часового коэффициента теплофикации:
a ТЭЦ = ( S Q тотб )/( S Q бытмах )
гдеSQтотб— суммарная номинальная теплопроизводительность отборов турбин "Т"
давлением пара 0,12ё0,25МПа, ГДж/ч;
SQбытмах— максимальная бытовая нагрузка потребителей с учетом тепловых потерь в сетях,
ГДж/ч (из графика отпуска теплоты на бытовые нужды в течение года).
Если при выбранных турбинах "ПТ" фактическое значение коэффициентаaТЭЦокажется меньше 0,5, то следует дополнительно предусмотреть на ТЭЦ ещё турбины с одним регулируемым отбором пара (турбины типа "Т") с таким расчетом, чтобы величина часового коэффициента теплофикацииaТЭЦбыла экономически целесообразной, т.е. в пределах 0,5ё0,7.
Основные характеристики паровых турбин, устанавливаемых на ТЭЦ, приведены в табл. 7.
Расчёты:
Q р с 1,05быт = 801,55 [ГДж/ч]
Q р с 1,05тех = 451,5 [ГДж/ч]
Выбираем турбины для полного покрытия технологической нагрузки потребителей с учётом покрытия потерь в сетях:
|
Тип турбин
|
Номинальная теплопроизводительность отборов, ГДж/ч |
|
"П"
р=0,8-1,3 МПа
|
"Т"
р=0,12-0,25 МПа |
|
ПТ-50-90 |
385,5
|
243,0 |
|
ПТ-12-90 |
96,4
|
62,8 |
Суммарная величина отбора «П» обеспечивает покрытие технологической нагрузки полностью.
Суммарная величина отбора «Т» не обеспечивает покрытия хотя бы половины бытовой нагрузки с учётом потерь в сетях.
Расчёты:
aТЭЦ= (SQтотб)/(SQбытмах)
a ТЭЦ = 305,8/801,55= 0,38
Поэтому необходимо предусмотреть на ТЭЦ ещё одну турбину типа «Т», чтобы повысить долю покрытия бытовой нагрузки до уровня 0,5.
|
Тип турбин
|
Номинальная теплопроизводительность отборов, ГДж/ч |
|
"П"
р=0,8-1,3 МПа
|
"Т"
р=0,12-0,25 МПа |
|
ПТ-50-90 |
385,5
|
243,0 |
|
ПТ-12-90 |
96,4
|
62,8 |
|
Т-25-90 |
-
|
217,9 |
