Проектирование теплоэнергетических систем реферат

Обновлено: 04.05.2024

ИРИП – индекс реализации имущества предприятия МГСН – московские городские строительные нормы МДС – методические документы в строительстве МУ – методические указания НПБ – нормы противопожарной безопасности ОД – операционная деятельность

ПФ – потребность в дополнительном финансировании РД – руководящие документы РДС – руководящие документы в строительстве

САПР – система автоматического проектирования СанПиН – санитарные правила и нормы СНиП – общероссийские строительные нормы и правила СП – свод правил ТБ – точка безубыточности

Т д – срок окупаемости с учетом дисконтирования ТЗ – техническое задание ТСН – территориальные строительные нормы ТУ – технические условия

ТЭО – технико–экономическое обоснование ФД – финансовая деятельность

ФРП – показатель финансовой реализуемости проекта ЧД – чистый доход ЧДД – чистый дисконтированный доход

ЧДС – чистая приведенная (дисконтированная) стоимость

ВВЕДЕНИЕ

Современная теплоэнергетическая система предприятия представляет собой единый технический комплекс зданий, сооружений и элементов оборудования со сложной схемой технологических связей.

Большая сложность внутренних взаимосвязей параметров, процессов и характеристик оборудования теплоэнергетической системы, большое число характерных параметров самой системы, а также ее внешних связей с другими системами топливно-энергетического комплекса предопределяют сложность инженерного проектирования теплоэнергетических систем, начиная от разработки технического задания на проектирование и заканчивая оценкой риска на эффективность проекта (или наоборот). Поэтому комплексный подход к выбору параметров проектируемой системы означает по возможности полный учет всех внутренних и внешних физических, технологических, правовых и экономических взаимосвязей.

С учетом вышеизложенного можно сделать вывод о безусловном наличии большого количества возможных вариантов проектируемой системы. Задача проектировщика – сопоставить альтернативные варианты, проверить технические и финансовые возможности их реализации и обосновать выбор наиболее целесообразного.

Методические подходы к проектированию зданий и сооружений объектов теплоэнергетики (проектирование в строительстве) принципиально не отличаются от проектирования теплоэнергетических и прочих инженерных систем (проектирование в машиностроении), особенно в части оценки эффективности инвестиций.

В учебном пособии рассмотрены общие принципы проектирования любых объектов, в том числе и объектов теплоэнергетики.

При разработке проекта необходимо знать состав и порядок его разработки, согласования и утверждения проектной документации, порядок проведения экспертиз, законодательно-нормативную базу проектирования. Эти вопросы рассмотрены в разделах 1 и 2 учебного пособия.

В разделе 3 изложены этапы проектирования в соответствии с нормативными документами и рассмотрено их содержание, начиная от предпроектного этапа и заканчивая разработкой и утверждением рабочей документации проекта.

Окончательный вывод об экономической целесообразности выбранного варианта проекта возможен только после оценки эффективности инвестиций. Этот вопрос достаточно широко и по возможности всесторонне рассмотрен в разделах 4-8.

В разделе 9 приводятся сведения о системах автоматического проектирования (САПР) и программных пакетах проектирования.

1. ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Организационно-технический уровень проектирования предполагает наличие целостной системы, состоящей:

• из законодательно-нормативной базы проектирования (Законы РФ, ГОСТ, СНиП, ведомственные нормативные документы и т.д.);

• специализированных проектных организаций с чёткой структурой подразделений и современным техническим оснащением на основе компьютерных станций одномерного и трёхмерного проектирования с соответствующим программным обеспечением;

• регламентированного состава и порядка разработки, согласования и утверждения проектной документации на строительство объектов промышленного и гражданского назначения;

• государственной экспертизы подготовленных проектов;

• авторского надзора за реализацией готовых проектов.

Приведём краткое описание составляющих этой системы.

1.1. ЗАКОНОДАТЕЛЬНО-НОРМАТИВНАЯ БАЗА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Ряд законов Российской Федерации определяет требования к охране окружающей среды, использованию ископаемых природных ресурсов, структуре

и функциям надзорных органов за строительством и т.д. Например, Гражданский кодекс РФ регламентирует взаимоотношения и ответственность Заказчика

и Подрядчика (проектировщика) при выполнении проектных работ. В частности, Заказчик должен передать Подрядчику техническое задание (ТЗ) на проектирование и исходные данные, необходимые для разработки проекта. Заказчик может отступать от ТЗ в необходимых случаях только после согласования с Заказчиком.

Государственные стандарты (ГОСТ) регламентируют технические условия на строительные материалы и изделия, общие технические условия и требования к различному оборудованию, общие положения и требования Единой системы конструкторской и проектной документации, ЕСКД и ЕСПД и т.д.

Строительные нормы и правила (СНиП) устанавливают требования к организации, управлению и экономике строительства; регламентируют нормы

проектирования зданий, сооружений, теплоэнергетических систем и их элементов; определяют требования к организации и производству работ, а также устанавливают сметные нормы и нормы затрат материальных и трудовых ресурсов.

1.2. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОЕКТНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ

Сложность и специфичность технологических процессов в различных отраслях промышленности обусловливают необходимость в специализированных проектных организациях. Так, проектирование металлургических предприятий осуществляется Государственным институтом проектирования металлургических заводов (ГИПРОМЕЗ) и его региональными отделениями. В целлюлознобумажной промышленности в роли специализированной проектной организации выступает Государственный институт проектирования предприятий цел- люлозно-бумажной промышленности (ГИПРОБУМ) с его региональными отделениями.

В каждом из подобных проектных институтов имеется теплотехнический отдел, предназначенный для проектирования теплоэнергетических систем соответствующих предприятий с целью обеспечения их производств необходимыми энергоносителями (электроэнергией, теплотой, сжатым воздухом и продуктами его разделения, холодом и т.д.).

Проектирование источников энергоснабжения (ТЭЦ и котельных) для промышленных предприятий осуществляется межотраслевыми специализированными институтами. Наиболее крупным среди них является Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт энергетики промышленности (ВНИПИЭнергопром) с сетью региональных отделений (в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге и т.д.).

Проблемами проектирования и эксплуатации теплоэнергетических систем предприятий занимаются также такие отраслевые организации, как Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, ХИМПРОМЭнерго и др.

Перестройка и реструктуризация промышленного производства, обусловленная переходом от командно-директивных к рыночным отношениям, не могла не сказаться на структуре и функциональной взаимозависимости подразделений (отделов) крупных институтов. В частности, резкий спад промышленного производства и сокращение портфелей заказов на проектирование, расширение и реконструкцию предприятий в 90-х гг. прошлого века привели к сокращению численности работников проектных организаций; вынудили их к постепенному оснащению современными персональными компьютерами и компьютерными станциями, использующими постоянно обновляемое программное обеспечение; потребовали определённых затрат на обучение специалистов по овладению новым программным обеспечением.

проектирование промышленных теплоэнергетических систем

Введение. Проектирование промышленных теплоэнергетических систем ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Система теплоснабжения открытая; температурный график 150/70; отношение тепловой нагрузки Q_гв к суммарной нагрузке составляет. Параметры пара перед турбинами на ТЭЦ и КЭС принять одинаковыми: Р₀ = 13 МПа, t₀ = 565єС, t_пв = 230єС, Р_к = 0,005 МПа, температура охлаждающей воды в конденсаторе t_КЭС = 10є С, t_ТЭС = 20є С. Остальные данные приведены в табл.1.

Таблица 1 — Исходные данные для разработки схемы отпуска теплоты.

Город, где расположена ТЭС.

Расчётная тепловая нагрузка ТЭС, МВт.

Число часов использования эл.

мощности теплофикационных турбин, ч.

Удельный отпуск теплоты внешним потребителям.

теплота отопление водоснабжение подогреватель.

Разработка и расчёт схемы отпуска теплоты

По [3] для г. Казань определяем расчётную температуру наружного воздуха t_нр = -32 єС, начало и конец отопительного сезона соответствуют t_н = +8 єС, длительность отопительного периода составляет 240 суток.

Рассчитываем относительную отопительную и вентиляционную нагрузки для.

где t_вр — расчётная температура воздуха внутри помещений, принимаемая по [4].

Рассчитываем отопительно-вентиляционную нагрузку для t_н = +8єС.

Рассчитываем тепловую нагрузку горячего водоснабжения для зимнего и летнего периода.

В тёплый период года несколько снижается расход теплоты на горячее водоснабжение за счёт увеличения температуры холодной воды, а также снижения потребления горячей воды в этот период по сравнению с отопительным периодом, что учитывается коэффициентом в = 0,8 [5].

где — температура холодной воды летом, °С, если неизвестна, принимается равной 15 °C [5];

— температура холодной воды зимой, °С; при отсутствии данных принимаем равной 5 °C [5].

5 Строим годовой график расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Поскольку системы централизованного теплоснабжения имеют разнообразную тепловую нагрузку, причём одни из них являются сезонными, а другие — круглосуточными, то необходимо иметь годовой график суммарной нагрузки.

Построение годового графика расхода теплоты (рисунок 1) производится по суммарному расходу теплоты потребителями в зависимости от температуры наружного воздуха и данных о длительности периодов с различными температурами в расчетном городе, от которых зависит длительность работы системы теплоснабжения с различными нагрузками и которые определяются из [3].

Таблица 3.1 — Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха.

Основная задача отопления (вне зависимости от назначения здания) – поддержание положительных температур, регламентируемых нормативными документами и обеспечивающими комфортное нахождение человека. Проектирование тепловых сетей – обязательное условие реализации правильно функционирующей системы отопления и обеспечения её основных задач. При этом важно не только создание технологически грамотных решений с оптимальным подбором комплектующих, но и учёт особенностей последующей эксплуатационной практики. И при этом всём система не должна нарушать архитектурные решения, а напротив – быть реализованной с учётом эргономических потребностей эксплуатантов и жильцов.

В целом, теплоснабжение – более широкое понятие, включающее в себя не только отопление. Теплоснабжение обозначает весь процесс доставки теплоносителя конечному потребителю. Сюда можно отнести и горячее водоснабжение, а также элементы вентиляционной системы. Все составляющие в конечном итоге определяют микроклимат внутри помещения, поэтому и объединены в общую систему. Отопление же – часть системы теплоснабжения, обозначающее непосредственно процесс обогрева помещений.

Система теплоснабжения состоит из двух основных элементов:

Источник тепла (ТЭЦ, ТЭС, котельные и пр.).
Система трубопроводов, транспортирующая тепло к объектам потребления.

Трубопроводы могут быть магистральными и распределительными. Магистральные сети являются транзитными системами, доставляющими тепловую энергию до распределительных сетей. Диаметр магистральных труб лежит в промежутке от 525мм до 1020. Распределительные системы представляют разветвлённую сеть, передающую тепло от транзитной трубы непосредственно к зданиям, то есть к конечному потребителю. Диаметр труб в распределительной сети – до 525мм.

При этом следует понимать, что в зависимости от параметров потенциальных потребностей объектов в отоплении может вовсе отсутствовать необходимость подключения к транзитным трубопроводам. Возможно подключение к локальным котельным установкам, обслуживающим отдельный микрорайон или объект. В таких случаях все сети от автономной котельной считаются распределительными.

Проектирование систем теплоснабжения должно учитывать количество энергии, необходимой для обогрева конкретного здания, а также технологический способ её доставки и распределения на объекте для максимального удовлетворения потребностей.
В проектировании систем отопления, вне зависимости от назначения зданий и сооружений, в которых предполагается прокладка, нет второстепенных разделов и второстепенных элементов, впрочем, это относится ко всем инженерным системам. Для правильного проектирования специалисту обязательно нужно иметь представление о будущем здании в целом – его назначении, строительных конструкциях и используемых материалах.

Работа с организацией, имеющей все соответствующие сертификаты, допуски и лицензии, гарантирует помощь в подготовке и согласовании документов, взаимодействие с надзорными органами, отсутствие в дальнейшем ошибок при эксплуатации, которые могут возникнуть вследствие некорректно исполненных проектных работ.

Следует понимать, что проектирование инженерных систем не может быть реализовано по неким стандартным шаблонам. Каждый объект индивидуален, и использование одного и того же проекта на разных объектах невозможно. Также невозможно однозначно ответить на вопрос о стоимости проекта, не ознакомившись с исходными данными и не имея понимания всего объёма грядущих работ.

Выпарка представляет собой процесс удаления из раствора растворителя путем изменения его агрегатного состояния, т.е. путем превращения его в пар и удаления его в таком виде из аппарата. При выпарке (кипении) раствора из него выделяются пары растворителя в практически чистом виде, а растворимое нелетучее остается в аппарате.

Выпарные аппараты широко применяются для концентрирования растворов в химической, пищевой и других отраслях народного хозяйства, для термического опреснения соленых вод, для снабжения предприятий греющим паром (за счет отбора вторичных паров), обеспечения котельных установок и других технологических промышленных потребителей горячими конденсационными водами.

Существуют 3 метода выпаривания растворов:

Парообразование на поверхности теплообмена;

Адиабатное испарение, при котором концентрирование раствора осуществляется путем испарения перегретой жидкости, подаваемой в камеру, давление в которой ниже давления насыщения, соответствующего температуре поступающего в камеру жидкости.

Испарение при контакте с теплоносителем, т.е. без соприкосновения раствора с поверхностью нагрева.

В химической промышленности наибольшее распространение получили выпарные установки поверхностного типа, которые по технологическим признакам разделяют на несколько групп:

- по числу ступеней;

- по давлению вторичного пара в последней ступени;

- по подводу первичной теплоты;

- по технологии обработки раствора;

- по относительному движению греющего пара и выпариваемого раствора.

Выпарной аппарат должен удовлетворять технологическим и общеконструктивным требованиям и обладать оптимальными техническими и технико-экономическими показателями.

2. Описание принципиальной схемы установки

Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости 13 центробежным насосом 12, подается в теплообменник 14, где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем в первый корпус 11 выпарной установки. Предварительный нагрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус и теплообменник обогревается насыщенным водяным паром, поступающим из котельной. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего пара во второй корпус 10. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично третий корпус 7 обогревается вторичным паром второго и в нем проводится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в последующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему за счет создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения 3, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды из водоотборной системы к отсосам неконденсирующихся паров вакуум-насосом 5. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором 4. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор поступает в сборник упаренного раствора, оттуда центробежным насосом 9 подается к потребителю.

3. Тепловой расчет выпарной установки

Расчет выполняется с учетом следующих допущений: температура конденсата, уходящего из корпуса, равна температуре греющего пара; вторичный пар получается сухой и насыщенный; давление вторичного пара при переходе из корпуса в корпус не изменяется, т.е. пара не уменьшается; отсутствует вскипание раствора при переходе его из аппарата в аппарат; теплота дегидратации столь мала, что ею можно пренебречь; теплота конденсата предыдущей ступени не используется в последующих аппаратах выпарной установки; концентрацию кипящего раствора определяют при конечной концентрации. Конечной задачей теплового расчета является распределение полезной разности температур по корпусам.

Так как расчет многокорпусной установки довольно сложен, то его выполняют методом последовательных приближений.

Рассмотрим первое приближение.

Общее количество выпарной воды в выпарной установке определяется по формуле

где G н – количество поступающего раствора, кг/с;

x н , x к – начальная и конечная концентрация раствора, %.

3.1. Расчет концентраций упариваемого раствора по корпусам

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур Δt пол необходимо знать распределение выпариваемой воды, концентраций раствора и их температур кипения по корпусам.

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом корпусе. На основании практических данных производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением [5.1].

Исходя из этого, количество выпариваемой воды по корпусам будет соответствовать

В первом корпусе .

Во втором корпусе

В третьем корпусе

Концентрация растворов, выходящих из каждого корпуса, определяется по уравнениям:

Основы инженерного проектирования теплоэнергетических систем: учебно-методический комплекс / сост. Е.А. Блинов, А.В. Пакшин. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. – 151 с.

Учебно-методический комплекс разработан в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Основное содержание дисциплины посвящено изучению: нормативной базы проектирования теплоэнергетических систем; этапов проектирования теплоэнергетических систем; методам оценки эффективности инвестиционных проектов и их практическому применению при проектировании теплоэнергетических систем промышленных предприятий.

Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 15.01.08 г., одобрено методической комиссией института энергетики 25.01.08 г.

Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики Северо-Западного государственного заочного технического университета (зав. кафедрой З.Ф. Каримов, д-р техн. наук, проф.); А.П. Бельский, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой промышленной теплоэнергетики Санкт-Петербургского технологического университета растительных полимеров.

Составители: Е.А. Блинов, канд. техн. наук, проф.,

А.В. Пакшин, канд. техн. наук, доц.

1. ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ

1.1. ПРЕДИСЛОВИЕ

· Нормативная база проектирования.

· Оценка эффективности инвестиционных проектов.

· Программное обеспечение инвестиционного проектирования.

Цель изучения дисциплины – теоретическое и практическое овладение современной методикой проектирования теплоэнергетических систем.

Задачи изучения дисциплины – знакомство с нормативной базой, этапами проектирования и составом проектной документации, теоретическими и практическим основами оценки эффективности инвестиционных проектов в промышленной теплоэнергетике и прикладных программ, разработанных для инвестиционного проектирования.

В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами знаний на нескольких уровнях.

Иметь представление:

· о порядке проектирования и требованиях к проектированию теплоэнергетических систем промышленных предприятий;

· о конечной цели и критериях оценки эффективности инвестиционных проектов теплоэнергетических систем.

Знать:

· нормативную базу, используемую при проектировании теплоэнергетических систем промышленных предприятий;

· основные этапы проектирования промышленных предприятий и их теплоэнергетических систем;

· основы современной методики проектирования теплоэнергетических систем и показатели эффективности инвестиционных проектов;

· возможности программных продуктов, используемых при разработке проектной документации на этапе обоснования инвестиций по вариантам строительства или реконструкции теплоэнергетической системы предприятия.

Уметь:

· выбрать этап проектирования в соответствии с целью и содержанием задач, подлежащих решению;

· выбрать альтернативные варианты теплоэнергетических систем в сопоставимых условиях;

· рассчитать показатели эффективности альтернативных вариантов и выбрать из них оптимальный.

Владеть:

· суммой знаний по нормативной базе и необходимому объёму исходных данных на каждом этапе проектирования теплоэнергетических систем промышленных предприятий;

· действующей методикой оценки эффективности инвестиционных проектов и её использованием при решении практических задач на ПК, в том числе с применением пакетов прикладных программ.

Место дисциплины в учебном процессе.

Тем самым будет создан фундамент для предстоящего дипломного проектирования по расчётному обоснованию выбора наилучшего варианта строительства или реконструкции теплоэнергетической системы промышленного предприятия, а также обеспечен требуемый уровень подготовки специалистов для промышленной теплоэнергетики в современных условиях.

Читайте также: