Проектирование систем энергообеспечения цеха

Введение 4
1. Расчет тепловых нагрузок 7
1.1 Расчет тепловых нагрузок на отопление и вентиляцию 7
1.1.1 Расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение цеха для максимально зимнего режима 7
1.1.2 Расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение цеха для среднего режима за отопительный период 8
1.2 Расчет годовых нагрузок на теплоснабжение цеха 8
2. Обоснование и выбор системы теплоснабжения 9
2.1 Аэродинамический расчет воздушного тракта 15
2.2 Расчет тепловой нагрузки на водяное отопление 20
2.2.1 Описание системы отопления 21
2.2.2 Расчет отопительных приборов 22
2.3 Гидравлический расчет системы водяного отопления 22
3. КИП и Автоматика 28
3.1 Обоснование автоматизации воздухонагревателя 28
3.2 Выбор и обоснование технических средств автоматизации 28
3.3 Спецификация КИПиА 29
3.4 Описание функциональной схемы АСУ воздухонагревателя Тепловей Т-700 35
4 Технико-экономическое обоснование проекта 38
4.1 Описание оборудования 39
4.2 Расчет инвестиционных затрат 39
4.3 Расчет эксплуатационных затрат 41
4.4 Расчет себестоимости Гкал тепла и дохода 42
4.5 Расчет эффективности проекта 44
4.6 Анализ чувствительности проекта 44
5. Промышленная безопасность и охрана труда 48
5.1 Класс опасности 48
5.2 Определение условий безопасной эксплуатации объекта 48
5.3 Пожаробезопасность 52
6. Охрана окружающей среды 53
6.1 Определение высоты дымовой трубы 54
6.2 Расчет рассеивания выбросов от нескольких источников 56
6.3 Расчет зоны активного загрязнения (ЗАЗ) 57
6.4 Оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы 58
Заключение 60
Список используемой литературы 61

Весь текст будет доступен после покупки

В современном мире устройство промышленных предприятий и жилых зданий нельзя представить без наличия системы отопления. Рациональный выбор оборудования и способа обогрева помещения являются гарантией комфортных климатических условий, необходимых потребителю.
Существует множество способов отопления зданий, классическими являются водяное и воздушное отопление. Водяное отопление наиболее популярно, но иногда его применение не всегда рационально и в принципе осуществимо. Рассмотрим систему воздушного отопления, где в качестве теплоносителя для обогрева помещения применяют наружный воздух. Это позволяет объединить систему отопления и вентиляции, и следовательно, уменьшает использование топливно-энергетических ресурсов. Спроектировать ее намного легче, чем аналогичную, но для водяного отопления, так как обладает более простой структурой: не нуждается в отопительных радиаторах, насосах и так далее. Воздух менее агрессивен, и обладает более высокими санитарно-гигиеническими параметрами, в зимнее время не нуждается в исключительном контроле, так как нет риска, что воздух замерзнет. Данная система является более универсальной и в летний сезон может служить системой вентиляции, гарантирующей циркуляцию воздуха в помещении. Вышеперечисленные характеристики воздушной системы отопления подходят для проектирования в станочном отделении цеха.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Расчет тепловых нагрузок
Исходные данные:
Климатологические данные по г. Казань:
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления:
t_но= –29 ?;
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции: t_нв= –17 ?;
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период:
t_но= - 4,7 ?;
Продолжительность отопительного периода n = 207 суток;
Объем здания по наружному обмеру:
V=a*b*h=48*30*8=11520 ?м;?^3
Объем станочного отделения цеха:
V_(ст.от.)=a*b_2*h=48*22*8=8448 м^3;
Удельные отопительная и вентиляционная тепловые характеристики:
q_о=0,5 Вт/(м^3?);
q_в=2,1 Вт/(м^3?).
1.1. Расчет тепловых нагрузок на отопление и вентиляцию.
1.1.1 Расчёт тепловой нагрузки на теплоснабжение цеха для максимально зимнего режима.
Тепловая нагрузка на отопление:
Q_о=q_о*V*(t_в-t_но )=0,5*11520*(18+29)=270 кВт=0,23 Гкал/час.
q_о – удельный расход теплоты на отопление, Вт/м3;
V – объем здания по наружному обмеру, м3;
t_в – температура воздуха внутри помещения, принимается 18 ?;
t_но– расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ?.
Тепловая нагрузка на вентиляцию:
Q_в=q_в*V*(t_в-t_нв )=2,1*11520*(18+17)=846,72 кВт= 0,73 Гкал/час.
q_в – удельный расход теплоты на вентиляцию, кВт/м3;
V – объем здания по наружному обмеру, м3;
t_нв– расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ?.
Суммарная тепловая нагрузка:
?Q=Q_о+Q_в=270,72+ 846,72= 1117,44 кВт= 0,96 Гкал/час.
1.1.2 Расчёт тепловой нагрузки на теплоснабжение цеха для среднего режима за отопительный период
Тепловая нагрузка на отопление:
Q_(о.ср)= Q_o*(t_в-t_(ср.о))/(t_в-t_но ) = 270,72*(18+4,7)/(18+29)=130,75 кВт=0,112 Гкал/час.
Q_o – тепловая нагрузка на отопление для максимально зимнего
режима, кВт;
t_(ср.о)– cредняя температура наружного воздуха за отопительный
период, ?;
Тепловая нагрузка на вентиляцию:
Q_(в.ср)= Q_в*(t_в-t_(ср.о))/(t_в-t_нв ) = 846,72*(18+4,7)/(18+17) = 549,16 кВт=0,47 Гкал/час.
Q_в – тепловая нагрузка на вентиляцию для максимально зимнего режима, кВт.
1.2. Расчёт годовых нагрузок на теплоснабжение цеха
Годовая тепловая нагрузка на отопление:
Q_о^год=24*Q_(о.cр)*n= 24*0,112 * 207 = 558,5 Гкал/год.
Q_(о.cр) – тепловая нагрузка на отопление для среднего режим, Гкал/час;
n – продолжительность отопительного периода.
Годовая тепловая нагрузка на вентиляцию:
Q_в^год=24*Q_(в.cр)*n_o= 24* 0,47*207=2345,72 Гкал/год.
Q_(в.cр) – тепловая нагрузка на вентиляцию для среднего режим, Гкал/час;
Суммарная годовая тепловая нагрузка:
Q_?^год=Q_о^год+Q_в^год=558,5+2345,72=2904,23 Гкал/год,
Расчет количества условного топлива на теплоснабжение цеха
В_у=(Q_?^год)/Q_y *10^6= 2904,23/7000*10^6=414889,72 кг/год=414,9 т/год,
Q_y– теплота сгорания условного топлива, принимается 7000 ккал/кг .
2 Обоснование и выбор системы теплоснабжения
Движущаяся среда в системе отопления – теплоноситель – аккумулирует тепловую энергию, после чего отдает ее в отапливаемое помещение. Теплоносителем для обогрева помещения могут являться жидкая или газообразная среда, отвечающая необходимым требованиям, предъявляемым к системе отопления.
На сегодняшний день в системах отопления помещений в большинстве случаев применяют воду и атмосферный воздух, в некоторых случаях водяной пар.
При эксплуатации водяной системы отопления источниками тепловой энергии могут быть или сети центрального теплоснабжения, или местные котельные. Так при применении воды гарантируется постоянная температура по всему объему помещения. В промышленных зданиях в роли отопительного оборудование чаще всего применяют радиаторы. Так же такая система отопления, обеспечивает бесшумность передвижения воды в трубопроводах и обладает меньшей площадью поперечного сечения труб, чем остальными теплоносители. Недостатками данной системы являются: высокие показатели гидростатического давления; воды идет с более высокими показателями давления и температуры, чем требуется; высокий показатель инерционности.
Воздушная система отопления обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению в здании, обладает достаточно маленьким показателем инерционности. Воздушная система отопления обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению в здании, и так же обладает достаточно маленьким показателем инерционности. Главные достоинства данной системы это возможность комбинировать ее с системой вентиляции, простота конструкции, отсутствие радиаторов и трубопроводов; и нет возможности замерзания и протечки. Кроме того, данная система обладает и рядом недостатков: нужен постоянный и дополнительный источник энергии для предотвращения перебоев теплоснабжения, сложность в модернизации оборудования во время эксплуатации.
При использовании водяного пара осуществляется существенное понижение капитальных инвестиций, а также расхода металла, в результате уменьшения размеров оборудования и трубопроводов. Также эта система обеспечивает обогрев помещения здания за достаточно короткий промежуток времени. Достаточно низкие параметры гидростатического давления пара, если сравнивать с водой. Но паровая система отопления обладает существенными недостатками: отсутствует возможность в контроле теплоотдачи оборудования, неизменно высокая температура отопительных установок. Высокий уровень шума работы оборудования.
При теплоснабжении механического цеха большая часть тепловой нагрузки идет на статочное отделение, откуда по большей части теплота используется в системе вентиляции. По этой причине, рационально использовать совмещенную систему воздушного отопления и вентиляции.
Для компенсации всей тепловой нагрузки станочного отделения и вентиляции цеха применяется воздушная система отопления; для компенсации всех тепловых потерь оставшихся производственно-бытовых помещений - водяная система отопления.
Выбор оборудования для станочного отделения цеха производится по максимальной нагрузке на вентиляцию цеха и отопления станочного отделения.
Тепловая нагрузка на отопление станочного отделения цеха:
Q_(о.ст)=q_о*V_(ст.от.)*(t_в-t_но )=0,5* 8448*(18+29)=198,53 кВт.
V_(ст.от.). – объём станочного отделения. Суммарная тепловая нагрузка на воздушное отопление:
?Q_возд=Q_(о.ст)+Q_в=198,53+846,72=1045,25 кВт.
Q_в– тепловая нагрузка на вентиляцию цеха, кВт.
В системе воздушного отопления и вентиляции используются воздухонагреватели рекуперативного типа марки «Тепловей» мощностью 0,7 Мвт в количестве 3 штук, один из которых резервный. Он имеет следующие характеристики, приведенные в таблице 2.1
Таблица 2.1 ? Технические характеристики воздухоподогревателя Тепловей
Наименование Единица измерения Величина
Номинальная теплопроизводительность кВт 525-700
Вид топлива Дизельное топливо, природный газ
Максимальный расход дизельного топлива кг/ч 65,6
Максимальный расход природного газа м?/ч 83,6
Электропитание 380/3/50
КПД не менее % 90
Максимальная температура на выходе ?С 95


Продолжение таблицы 2.1
Наименование Единица измерения Величина
Разность температур на входе и выходе ?С 30?70
Производительность по воздуху м?/ч 30000-70000
Напор на выходе Па 200?1800
Принцип работы:
Воздухонагреватели рекуперативного типа, теплопроизводительностью 525–700 кВт, выполнены в виде единого блока со встроенным вентилятором.
Данное устройство применяют в системах отопления и вентиляции, так же его используют в различных технологических процессах, где задействуется горячий воздух или паровоздушная смесь.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СП 131.13330.2020 Строительная климатология СНиП 23-01-99
2. Малявина Е.Г.: «Теплопотери здания».–М.: Справ. Пособ.,2007.
3. Касаткин И. И. «Справочное пособие для теплотехников промышленных предприятий» – Л.: Энергоатомиздат, 2009.
4. ГОСТ 21.208–2013 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах» – М.: Стандартинформ, 2013.
5. ГОСТ 21.408–2013 Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов.
6. ГОСТ 10704–91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент–М.: Стандартинформ, 2007
7. СП 77.13330.2016 Системы автоматизации. Актуализированная редакция СНиП 3.05.07-85.
8. Щелоков А.И., Горшенин А.С. «Промышленные теплогенерирующие установки и защита атмосферы» – Самара: СамГТУ, 2008.
9. СП 336.1325800.2017 «Системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Правила эксплуатации» –М.: Стандартинформ, 2018.
10. Денисов И. Н., Кузнецов В. Д., Шелудько Л.П. «Оценка экономической эффективности реальных инвестиций в энергетике. Учебно-методическое пособие» – Самара: СамГТУ, 2004.

Весь текст будет доступен после покупки