Расчет тепловых нагрузок на гидролизное производство. Расчет основных элементов принципиальной тепловой схемы котельной

Введение

Котельная установка представляет собой комплекс устройств и механизмов предназначенных для получения водяного пара или приготовления горячей воды. Водяной пар используется в двигателях, технологических установках, для отопления и горячего водоснабжения производственных, общественных и жилых зданий.

Горячая вода используется для отопления зданий удовлетворения сантехнических нужд производства и населения, и для теплоснабжения технологических потребителей.

Предприятия деревообрабатывающей и лесохимической промышленности относятся к разряду энергоемких потребителей тепловой энергии. Для обеспечения предприятий тепловой энергией используют производственно отопительные котельни, которые проектируют на базе технологических нагрузок в паре или горячей воде, а так же с учетом нагрузок на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию.

Выработка тепла в производственно отопительной установке осуществляется по технологическому процессу, при котором происходит преобразование химической энергии топлива при его сжигании в теплоту газообразных продуктов сгорания и передача теплоты рабочей среде – воде, меняющей в паровых котлах свое агрегатное состояние, а в водогрейных только энтальпия.

1 Расчет тепловых нагрузок

1.1 Определение расхода теплоты на отопление

Основное назначение отопительной нагрузки заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком.

Расчетный расход теплоты рассчитываем по формуле

Q_от = q_от · V_от · (t_вн- t_н)(1+µ) · 10^-3кВт,

где q_от-величина удельных теплопотерь зданий, Вт/м³;

V_от-объем отапливаемых зданий, м³;

µ-коэффициент инфильтрации здания;

t_вн-усредненная температура внутреннего воздуха отапливаемого помещения, ⁰С;

t_н-температура наружного воздуха, ⁰С.

Подставив числовые значения в формулу( ), получим

1.2 Определение расхода теплоты на вентиляцию

Расход теплоты на вентиляцию производственных и коммунальных предприятий, а так же общественных зданий и культурных учреждений составляет значительную долю суммарных теплопотреблений объектов. На производственных предприятиях расход теплоты на вентиляцию часто превосходит расход теплоты на отопление.

Расход теплоты на вентиляцию определяется по формуле

Q_в= q_в · V_в (t_вн- t_н) ·10^-3кВт,

где  q_в-удельный расход теплоты на вентиляцию, Вт/ м³,

V_в-наружный объем вентилируемого помещения, м³;

t_вн-усредненная температура внутреннего воздуха отапливаемого помещения, ⁰С;

t_н-температура наружного воздуха, ⁰С.

Подставив числовые значения в формулу( ), получим

1.3 Определение расхода теплоты на горячее водоснабжение

Горячее водоснабжение имеет очень неравномерный характер как в течение суток, так и в течение недели.

Средненедельный расход теплоты на горячее водоснабжение определяется по формуле

Q_г.в= a · m · c (t_г.в ·  t_х.в)/ n₀, кВт,

где а-норма расхода горячей воды на потребителя, кг;

 m-количество потребителей горячей воды,

 с-теплоемкость воды, кДж/кг К;

 t_г.в-температура горячей воды, ⁰С;

 t_х.в- температура холодной воды, ⁰С;

 п₀-расчетная длительность подачи теплоты на горячее водоснабжение, с/сут.

Подставив числовые значения в формулу( ), получим

Суммарный расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение определяется по формуле:

Q_тп= Q_от+ Q_в+ Q_г.в

Подставив числовые значения в формулу( ), получим

2 Расчет тепловых нагрузок на гидролизное производство

Гидролизное производство основано на свойстве полисахоридов, составляющих 70% массы растений на суше, подвергаться гидролитическому расщеплению до моносахоров под действием воды в присутствии минеральных кислот. В качестве сырья используют различные отходы лесопиления и деревообработки. Наиболее ценным сырьем является древесина, т.к. содержит около 75% полисахоридов.

Товарным продуктом гидролизного производства являются кормовые белковые дрожжи, фурфурол, этиловый спирт, углекислота и ксилит.

Гидролиз производиться разбавленной серной кислотой концентрацией 0,2-1%, при температуре 180-190⁰С и давлении 1-1,5 МПа без регенерации кислоты.

Гидролизный аппарат представляет собой вертикальный цилиндр с двумя усеченными конусами. Верхний конус заканчивается загрузочным отверстием нижний выхлопным устройством для удаления лигнина по окончании варки сырья, здесь же установлено фильтрующее устройство, для отделения гидрализата от лигнина.

Процесс гидролиза состоит в загрузке измельченного сырья, закачки кислоты, прогрева содержимого аппарата, перколяции, промывки лигнина и отжима остатка после варки и удалении лигнина из гидролизаппарата.

Для разбавления кислоты используется подогретая вода, которая перед смешением с концентрированной серной кислотой нагревается острым паром под давлением 1,5 МПа. Принципиальная схеме гидролизаппарата показана на рисунке 1.