Технико-экономическое обоснование системы теплоснабжения города

Q^ср_г.з.с - среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение по городу в целом (с учетом промышленных предприятий) в зимний период;

t^р_в - расчетная температура воздуха внутри помещения. Принимается 18°С;

t^р_н.о. - расчетная температура наружного воздуха для систем отопления – равна -27°С;

t^р_н.в – расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции, равна 5°С;

t^p_ср.j – среднемесячная температура наружного воздуха за каждый месяц отопительного сезона (Таблица 2.);

n_оj, n_вj, n_гj  - продолжительность работы систем отопления, вентиляции,  горячего водоснабжения в течение каждого j-го месяца, ч.    Для систем отопления и горячего водоснабжения – 24 часа,  а для вентиляции – 12 часов в сутки.

Расчет среднемесячных расходов теплоты для бытовых  нужд городских потребителей для  зимнего периода представим в  виде таблицы:

 

t^p_в - t^p_н.о = 45 °С

t^p_в – t^p_н.в = 13 °С

Q^р_о.с = 11 048,43 ГДж/ч

Q^р_в.с = 913,29 ГДж/ч

Q^ср_г.з.с = 834,86 Гдж/ч

 

Месяц	nоj = nгj ч	nвj  ч	tpср.j   °С	tpв - tpср.j.	Отопление	Вентиляция	Гор. водоснаб. в зимний период	Qj
январь	24*31=744	12*31=372	-7,5	25,5	5 112 458,88	262 529,3618	621 135,84	5 996 124,08
февраль	24*28=672	12*28=336	-7,9	25,9	4 690 139,38	240 842,8756	561 025,92	5 492 008,17
март	24*31=744	12*31=372	-2,3	20,3	4 069 918,24	208 993,9625	621 135,84	4 900 048,05
апрель	24*30=720	12*30=360	8,3	9,7	1 882 005,73	966 42,68727	601 099,2	2 579 747,62
октябрь	24*31=744	12*31=372	7,2	10,8	2 165 276,70	111 188,9062	621 135,84	2 897 601,45
ноябрь	24*30=720	12*30=360	-0,8	18,8	3 647 598,74	187 307,4764	601 099,2	4 436 005,42
декабрь	24*31=744	12*31=372	-6,1	24,1	4 831 774,86	248 115,9851	621 135,84	5 701 026,69
Итого:								32 002 561,47

 

       

2.5.Годовой  расход энергии.

 

Определяется как сумма  среднемесячных расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

∑Q = ∑ Q_j= 32 002 561,47 ГДж

 

2.6. Годовой  расход тепловой энергии на  технологические нужды промышленных предприятий

 

Рассчитывается  по формуле:

Q^р_пром. = Q^р_т* h^т_max ,

где:

Q^р_т  -тепловые нагрузки промышленных предприятий:

  а) максимальная для технологии производства;

         h^т_max -число часов работы в году с максимальной нагрузкой технологии

производства;

Q^р_пром.=590*5600=3304000 ГДж.

 

Раздел 3. Построение графиков расхода тепловой энергии на бытовые и технологические нужды.

 

Необходимо построить 2  графика:

а) график часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и  горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха;

б)  график среднемесячных расходов теплоты в течение года;

3.1. Построение графика часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

Для построения графика часовых расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий необходимо определить, помимо максимальных нагрузок Q^Р_в и Q^р_о , расходы теплоты при разных текущих температурах наружного воздуха в течение отопительного сезона. Начало отопительного сезона соответствует среднемесячной температуре наружного воздуха, t_н = 8 °С.

Часовой расход тепловой энергии для текущей температуры  наружного воздуха можно определить по формулам:

- для отопления:

Q_о = (Q^р_о.с* (t^p_в – t_н.)/(t^p_в - t^p_н.о))* Q^р_оп *1,05

- для вентиляции:

Q_в = (Q^р_в.с* (t^p_в – t_н.)/(t^p_в - t^p_н.в))* Q^р_вп *1,05,

где:

Q_о, Q_в - часовой расход теплоты соответственно на отопление и вентиляцию при текущей температуре наружного воздуха, ГДж/ч.

 Q^р_{о.с ,} Q^р_в.с    - среднечасовой расход теплоты соответственно на отопление и  вентиляцию, рассчитанные в 2.1и 2.2

 Q^р_оп , Q^р_вп – коэффициенты тепловой нагрузки, соответственно для отопления и вентиляции. Q^р_оп=1,15, Q^р_вп=1,3

 t_н. – текущая температура наружного воздуха, ⁰C (рассчитываем для линейки температур с некоторым произвольным интервалом).

1,05- потери в сетях.

t^p_в - расчетная температура воздуха внутри помещения. Принимается 18°С;

t^р_н.о. - расчетная температура наружного воздуха, равна -23⁰С.

t^р_н.в – расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции, равна минус -15⁰С.

Рассчитываем для отопления:

 

Q_о = (Q^р_о.с* (t^p_в – t_н.)/(t^p_в - t^p_н.о))* Q^р_оп *1,05

 

tн , °С	Qо , ГДж/ч
-23	11 600,45
-19	10 468,70
-15	9 278,95
-11	8 154,23
-7	7 029,51
-3	5 904,79
1	4 799,98
5	3 655,34
9	3 092,98
13	1405,90
17	282,94

 

Рассчитываем для вентиляции:

 

Q_в = (Q^р_в.с* (t^p_в – t_н.)/(t^p_в - t^p_н.в))* Q^р_вп *1,05

 

tн , °С	Qв , ГДж/ч
-23	1190,52
-19	1074,37
-15	958,95
-11	842,08
-7	725,93
-3	609,78
1	493,63
5	377,48
9	261,33
13	145,186
17	29,03

 

Часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение (ГВС) в течение всего отопительного  сезона принимается постоянным и равным:

Q_гвс (зим) = Q^ср_г..з.с *1,05

1,05 – потери в сетях

Q_гвс (зим)= 834,86*1,05=876,61 ГДж/ч

 

а в летний период:

Q_гвс (летний) = Q^ср_г.л.с *1,05

Q_гвс (летний)= 500,94*1,05=525,987 ГДж/ч

 

Q_гвс (зим) и Q_гвс (летний) на графике – горизонтальная черта.

Часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение  в течение всего отопительного  сезона принимается постоянным и равным Q^ср_г.з, а в летний период - Q^ср_г.л. При построении графика часовых расходов по оси абсцисс откладывается температура наружного воздуха, а по оси ординат - величина суммарных тепловых нагрузок городских потребителей для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в зависимости от изменения этих температур.

 

3.2. Построение графика среднемесячных расходов теплоты в течение года.

 

Для построения графика составим таблицу, в которой будет указаны суммарные среднемесячные расходы на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение за каждый месяц.

 

Таблица 3. Суммарные  среднемесячные расходы по месяцам.

 

Месяц	Отопление	Вентиляция	ГВС	Расход энергии
Январь	5 112 458,88	262 529,3618	621 135,84	5 996 124,08
Февраль	4 690 139,38	240 842,8756	561 025,92	5 492 008,17
Март	4 069 918,24	208 993,9625	621 135,84	4 900 048,05
Апрель	1 882 005,73	966 42,68727	601 099,2	2 579 747,62
Май	0,00	0,00	372 744,74	372 744,74
Июнь	0,00	0,00	180 338,40	180 338,40
Июль	0,00	0,00	372 744,74	372 744,74
Август	0,00	0,00	372 744,74	372 744,74
Сентябрь	0,00	0,00	360 166,12	360 166,12
Октябрь	2 165 276,70	111 188,9062	621 135,84	2 897 601,45
Ноябрь	3 647 598,74	187 307,4764	601 099,2	4 436 005,42
Декабрь	4 831 774,86	248 115,9851	621 135,84	5 701 026,69

 

При построении графика  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 среднемесячных расходов теплоты в течение года.

 

Раздел 4. Проектирование вариантов схемы централизованного теплоснабжения города.

 

В курсовом проекте  осуществляется проектирование двух вариантов схемы централизованного теплоснабжения города от котельных установок, различающихся видом применяемого топлива.

 В одном  варианте для бытовых и технологических  нужд городских потребителей  тепловая энергия запускается  из районных отопительных и промышленных котельных, используемых газообразное топливо, а в другом твердое топливо.

 Для обоих  вариантов следует определить  необходимую мощность теплогенерирующих  установок и выбрать основное  оборудование: паровые или водогрейные котлы.

 

4.1. Расчет требуемой  мощности котельных.

 

В основе определения  требуемой мощности теплогенерирующих  установок лежат расчетно-часовые  расходы тепловой энергии с учетом покрытия тепловых потерь в сетях, которые  можно оценить в размере 5% от тепловой нагрузки потребителей. Причем для технологических нужд используются паровые котлы, а для бытовых водогрейные котлы.

Расчетно-часовые расходы  тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по городу в целом с учетом промышленных предприятий будут равны:

Q^{р.города}_быт = 1,15* Q^р_о + 1,3* Q^р_в + 1,35* Q^ср_г..з. + 1,35* Q^ср_г.л., ГДж/ч

Q^{р.города}_быт =1,15*9607,33+1,3*702,53+1,35*618,42+1,35*371,06= 13297,52 ГДж/ч

 

С учетом 5% потерь требуемая  мощность котельных составит:

Q^р_быт^{по городу с 5%}= 1,05*13 297,52 = 13 962,11 ГДж/ч.

 

Для технологических  нужд:

Q^р_пром. ^{с 5%} = Q^р_т* 1,05= 590*1,05 = 619,5 ГДж/ч.

 

 

Таблица 4: Основные технико-экономические характеристики промышленных и отопительных котельных установок (цифровые данные ориентировочные и могут служить справочным материалом лишь для данного курсового проекта)

 

Тип котла	Количество котлов в котельной	Номинальная теплопроизводительность котельной, ГДж/ч		Удельные капиталовложения в строительство котельной, тыс.руб./(ГДж/ч)		Штатный коэффициент по эксплуатационному персоналу, чел./(ГДж/ч)
		на твердом топливе	на газе	на твердом топливе	на газе	на твердом топливе	на газе
Паровые
ДКВР-10-13	3	86,7	113,1	49,0	39,2	0,36	0,19
ДКВР-10-13	4	115,6	150,8	41,1	32,9	0,28	0,17
Е-25-С-14	3	188,6	-	36,8	-	0,18	-
Е-25-С-14	4	251,4	-	33,7	-	0,14	-
Е-35-ГМ-14	3	-	264,0	-	31,5	-	0,13
ГМ-50-14	3	-	377,1	-	33,6	-	0,10
Водогрейные
КВТС-10,КВГМ-10	3	125,7	125,7	46,4	37,1	0,31	0,17
КВТС-20, КВГМ-20	3	251,4	251,4	34,6	27,7	0,20	0,12
ПТВМ-30	3	-	377,1	-	23,2	-	0,10
ПТВМ-30	4	-	502,8	-	22,0	-	0,09
ПТВМ-50	3	-	628,5	-	20,3	-	0,08
ПТВМ-100	3	-	1257,0	-	18,2	-	0,05