Определение толщины тепловой изоляции

При расположении изолируемых объектов в районах Крайнего Севера вводится коэффициент q^Н_L∙k (k = 0.96), учитывающий изменение стоимости теплоты в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода.

Необходимая толщина тепловой изоляции определяется по формуле:

 

, м                             (3.10)

 

Значение B определяется из формулы:

 

               (3.11)

 

 

где  – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м ∙°С

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

X.XXX.001 ПЗ

K – коэффициентдополнительных потерь, учитывающий тепловые потери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленных наличием в них крепежей деталей и опор. Для трубопроводов проложенных на открытом воздухе, условным проходом:

- до 150 мм К = 1,2

- 150 и более К = 1,15;

t_вп – среднегодовая температура теплоносителя, °С;

t_нв – среднегодовая температура наружного воздуха, °С;

R^L_H – линейное термическое сопротивление теплоотдачи наружной стенки изолированного трубопровода Вт/м ∙°С.

q^Н_L – плотность теплового потока с 1 погонного метра изолированного трубопровода .

Рассчитаем толщину тепловой подающего δ _из.п и обратного трубопровода δ _из.о

Среднегодовая температура теплоносителя:

- в подающем трубопроводе t_вп = 50°С;

- в обратном трубопроводе t_во = 30°С;

Среднегодовая температура наружного воздуха, t_во = -18,6 °С

Сравним толщину тепловой изоляции и  потери тепла трубопроводами с изолирующим материалом  из минеральной ваты и пенополиуретана (ППУ). Для этого используем уравнения (2.9) – (2.12).

Коэффициент теплопроводности примем за:

Для минеральной ваты λ= 0,0525 Вт/м ∙°С.

Для пенополиуретана λ = 0,02 Вт/м ∙°С.

Пенополиуретан – это новый и наиболее актуальный на сегодняшний теплоизоляционный материал, разновидность пластмассы, широко применяемый во всем мире. По теплопроводности превосходит практически все известные полимеры. Благодаря необычным свойствам пенополиуретана,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

X.XXX.001 ПЗ

его используют в широком наборе отраслей. Например при изоляции труб ППУ и теплоизоляции различных трубопроводов.

Пенополиуретан обладает высокой стойкостью при воздействии химических соединений ( за исключением некоторых растворителей и концентрированных кислот).Он практически не имеет недостатков, а его достоинства позволяют добиться:

- Серьезного снижения теплопотерь в тепловой сети ;

- Увеличения срока службы стальной трубы в ППУ ПЭ и ОЦ изоляции до 30, 40 и даже 50 лет;

- Сокращения сроков прокладки трубопроводов;

-Снижения расходов на эксплуатацию трубы ППУ (Москва) в 9 раз, а на капитальный ремонт трубопровода — в 2-3 раза.

Более того, стоимость труб в ППУ изоляции находится на довольно низком уровне.

Предизолированные трубы ППУ изоляции представляют собой вид жесткой конструкции, состоящей из стальной трубы, изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ-изоляции) и внешней защитной алюминиевой оболочки для надземной прокладки трубопровода.

Результаты приведены в таблице 3.4

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

X.XXX.001 ПЗ

Таблица 3.4 – Расчет толщины и величины потерь тепла при использовании минеральной ваты:

T,  ͦС	Изоляционный слой
	материал	Толщина изоляции биз, мм	qнп, ккал/ч∙м	Qчаспот , ккал/час
75	Минеральная вата	56,91	43,68	32422,310
50		80,16	29,66	22014,980
75		60,61	56,54	24546,350
50		88,86	36,31	15764,900
75		82,42	52,86	17107,060
50		93,55	39,45	12766,450
75		67,42	64,37	22589,320
50		91,58	43,06	15112,680
		Всего	365,94	162324,050

 

Таблица 3.5 – Расчет толщины и величины потерь тепла при использовании ППУ-изоляция:

 

T,  ͦС	Изоляционный слой
	материал	Толщина изоляции биз, мм	qнп, ккал/ч∙м	Qчаспот , ккал/час
75	ППУ изоляция, пенаполиуретан жесткий	18,13	28,08	13700,360
50		23,3	19,12	9326,960
75		20,81	36,41	14778,180
50		28,13	23,63	9592,670
75		27,67	34,05	15526,160
50		30,58	25,84	13699,660
75		23,98	42,13	12214,990
50		30,74	27,73	8040,620
			236,98	96879,600

 

Вычислим разницу потерь тепла: 162324,050 - 96879,600 = 65444,45 ккал/ч.

Из результатов видно, что при использовании минеральной ваты потери тепловой энергии составляют 22% от часового расхода тепла на отопление, а при использовании пенополиуретана – 14%. Это означает, что использование ППУ намного выгоднее.

 

РАСЧЕТ КОГЕНЕРАЦИИ

Основные сведения

Обычный (традиционный) способ получения электричества и тепла заключается в их раздельной генерации (электростанция и котельная). При этом значительная часть энергии первичного топлива не используется. Можно значительно уменьшить общее потребление топлива путем применения когенерации.

Когенерация – это технология комбинированной выработки двух форм полезной энергии (электрической и тепловой) из одного первичного источника топлива. Только при использовании обеих форм энергии достигается наибольший экономический эффект когенерации в малой энергетике.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

X.XXX.001 ПЗ

Когенерационная установка отличается значительно меньшими эксплуатационными расходами (одна единица основного оборудования производит оба вида энергии в одном цикле), простотой в обслуживании, легкостью и малыми затратами на монтаж, малыми сроками доставки и производства.    

Давно доказано, что совместное производство тепловой и электрической энергии более экономично, чем их раздельное производство. Они характеризуются более полным и экономичным использованием природных энергоресурсов, обусловленным утилизацией тепла, которое упускается при обычном применении генераторов. Это является одним из основных преимуществ установок совместной выработки энергии, коэффициент полезного действия которых достигает 85-90%, при 20-30%-м снижении потребления энергоносителей по сравнению с раздельной выработкой двух видов энергии.

Применение когенераторных установок позволяет эффективно дополнять энергоснабжение объектов различного назначения, без реконструкции сетей. При этом значительно увеличивается качество электрической и тепловой энергией.

 В системах совместной выработки тепловой и электрической энергии, на сегодняшний день, используются самые различные схемы и оборудование: паросиловой и парогазовый циклы, стационарные ДВС, газовые турбины, микротурбины и т.д.

Совместная выработка электроэнергии и тепла на дизельных электростанциях ОАО «Сахаэнерго» получит широкое распространение благодаря высоким экономическим показателям. Вместе с тем, существует определенная проблема при утилизации тепла на дизельных электростанциях, связанная с ночными провалами электропотребления. В данном случае требуется установка дополнительных источников тепла для покрытия дефицита тепловой энергии.

Когенерационные системы состоят из следующих основных частей:

- двигатель (основной);

-электрический генератор;

-утилизатор тепловой энергии;

    К основным преимуществам когенерационных установок относятся:

-увеличение эффективности использования топлива благодаря более высокому КПД;

- снижение вредных выбросов в атмосферу по сравнению с раздельным производством тепла и электроэнергии;

- уменьшение затрат на передачу теплоэнергии;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

X.XXX.001 ПЗ

- возможность работы на дизельном топливе и на других альтернативных видах топлива;

- бесшумность и экологичность оборудования;

- обеспечение собственных потребностей в электроэнергии.

Доход (или экономия) от реализации электричества и тепловой энергии, за короткий срок, покрывают все расходы на когенераторную электростанцию. Окупаемость вложений в когенерационную установку происходит быстрее окупаемости средств, затраченных на подключение к тепловым сетям, обеспечивая тем самым, устойчивый возврат вложений в когенерационную установку.

Теплоутилизатор является основным компонентом любой когенерационной системы. Принцип его работы основан на использовании энергии отходящих горячих газов двигателя элетрогенератора.

Простейшая схема работы теплоутелизатора состоит в следующем: отходящие газы проходят через теплообменник, где производится перенос тепловой энергии жидкостному теплоносителю ( вода). После этого охлажденные отходящие газы выбрасываются в атмосферу, при этом их химический и количественный состав не меняется.

Теплоутилизатор, как правило проектируется с учетом параметров и характеристик отходящего потока газов для каждой модели турбогенератора или поршневого двигателя и типа применяемого топлива. Многие производители двигателей имеют собственные наработки или используют продукции своих партнеров в части утилизации тепла, что упрощает проектирование и выбор решения в большинстве случаев.

Когенерационные установки хорошо вписываются в электричекую схему как отдельных потребителей, так и промышленных потребителей. Появление подобных установок позволяет разгрузить электрические сети, обеспечить стабильное качество электроэнергии и делает возможным подключение новых потребителей.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

X.XXX.001 ПЗ

Существует три основных типа когенераторных установок: энергоблоки на базе двигателей внутреннего сгорания – газопоршневые установки, турбинное оборудование – микротурбины, газотурбины и парогазовые установки.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

X.XXX.001 ПЗ

4.2 Расчет когенерации

Для расчета когенерации используем усредненные данные ОАО «Сахаэнерго» по выработке тепла дизель- генераторами за 2013г.

Таблица 4.1 – Выработанная мощность ДГ в отчетном 2013 г, кВт

Момский РЭС

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

маx

min

маx

min

маx

min

маx

min

маx

min

маx

min

Мома

1840

1070

1810

1000

1600

940

1300

930

1020

850

910

250

 

 

Момский РЭС

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

маx

min

маx

min

маx

min

маx

min

маx

min

маx

min

Мома

760

280

870

320

1320

430

1320

430

1570

960

1650

960

 

 

Выработанное тепло дизель-генераторами находится по формуле:

 

Q_{ут.от.дт}=N_э ∙ В_расх ∙ Q_н^р  ∙ 0,001 ∙ (%_{ут.в.р.о.}+%_ут.г.) ∙ ŋ_то ∙ ŋ_{нагр.ДТ.} (4.1)

 

где N_э – средняя электрическая нагрузка ДГ по месяцам, кВ;

В_расх – расход дизельного топлива, кг;

Q_н^р  - низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг;

%_{ут.в.р.о} – коэффициент теплопередачи рубашки охлаждения ДГ, равна 0,25;

%_ут.г - коэффициент теплопередачи от утилизированных газов, равна 0,25;

ŋ_то - коэффициент полезного действия теплообменника, равна 0,8;

ŋ_{нагр.ДТ.} - коэффициент полезного действия нагрузки ДТ, 0,5.

Результаты приведены в Табл 4.1

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

X.XXX.001 ПЗ

Таблица 4.2 –Количество выработанного тепла

	Nср, кВт	Q, ккал/ч	Q, Гкал/ч
январь	1450	88305,0	0,1
февраль	1405	85564,5	0,1
март	1270	77343,0	0,1
апрель	1115	67903,5	0,1
май	975	59377,5	0,1
июнь	580	35322,0	0,0
июль	520	31668,0	0,0
август	595	36235,5	0,0
сентябрь	875	53287,5	0,1
октябрь	875	53287,5	0,1
ноябрь	1265	77038,5	0,1
декабрь	1305	79474,5	0,1
	ВСЕГО	744807,0	0,7

 

Выработанное тепло дизель-генераторами составило:

Q_{ут.от.дт} = 6524,5 Гкал

Расчет подпиточной воды

Годовой отпуск тепла на ГВС (из сист. отопления):  Q^год_гв,= 6,68 Гкал

Годовой расход тепла на собственные нужды: Q_{собс.нужды} = 606,3 Гкал;

Часовой расход тепла на ГВС:

В отопительный период: Q^час_{гв отоп.пер}= 991,06 ккал/ч

В неотопительный период: Q^час_{гв неот.пер}= 728,13 ккал/ч

Часовой расход тепла на собственные нужды ГВС: Q_{с.н гвс} = 11,07 ккал/ч

Температура подогретой подпиточной воды определяется по формуле :

t = (Q _необх/ G_г.в.год) + t_п , °С     (4.2)

где Q _необх– необходимый расход тепла в час, Мкал/ч;

t_п = 4°С;

Расход воды на ГВС:

G_г.в.час = Q^час/(t1-t2), т/ч          (4.3)

G_г.в.год = Q _{г.в час} + Q _{г.в год с.н}, т/ч (4.4)

Годовой полезный отпуск: Q _{пол.отп} = Q _{необх∙}24∙n₀      (4.5)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

X.XXX.001 ПЗ

где Q _необх – необходимый расход тепла в час, Мкал/ч;

n₀ – отопительный период, сут.

Тогда получится:

G_{г.в.час от.пер отп}= 991,06/25 = 39,69 т/ч

G_{г.в.час неот.пер отп}=728,13/25 =29,12 т/ч

G_г.в.год= 34,4 т/ч  + 0,15 т/ч = 34,55 т/ч

Видно, что необходимо подавать 22,05 м³/ч

Тогда необходимый расход тепла в час, Мкал/ч будет равна:

Q _необх = 22,05∙ 25 = 550,53 Мкал/ч

Температура подогретой подпиточной воды :

t = (550,53 /34,55 ) + 4 = 19,93°С

Годовой полезный отпуск составит:

Q _{пол.отп} = 0,55 х 24 х 272 = 3590,4 Гкал

Рассчитаем избыток тепла, вырабатываемого ДЭС:

Тепло, выработанное ДГ в год: Q_{ут.от.дт} = 6524,5Гкал;

Общий годовой расход тепла: Q^год_реал = 2657,294 Гкал;

Расход тепла, необходимое на собственные нужды котельной:

Потери тепла в сети: Q_пот = 1384,4 Гкал

Тогда, получится:

Q_{своб =} Q_{ут.от.дт}  - Q^год_реал - Q_{собс.нужды} - Q_пот

Q_своб = 6524,5 - 2657,294 – 606,3 – 1384,4  = 1876,5 Гкал

Из данного соотношения становится ясно, что к ДЭС с.Хону могут дополнительно подключиться новые потребители тепла и горячего водоснабжения. 

Котлы-утилизаторы, установленные ко всем дизель-генераторам,

 предназначены для выработки  доп. съема тепла ДГ используя теплоту уходящих газов.

Такое вторичное использование тепла позволяет значительно снизить расходы на дизельное топливо , а также повышает кпд установки.

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ

 

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 731; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!