Материал: Проектирование автоматизированной газовой котельной для системы теплоснабжения Вологодского завода ЖБК и СД
Проектирование автоматизированной газовой котельной для системы теплоснабжения Вологодского завода ЖБК и СД
ВВЕДЕНИЕ
Преамбула. Тепловая энергия - один из основных видов энергии, используемых человеком для обеспечения необходимых условий его жизнедеятельности. Централизованное отопление промышленных объектов и жилищно-коммунального хозяйства от котельных в настоящее время и на перспективу является одним из основных направлений развития отопления. Наблюдающийся в теплоэнергетике переход на внедрение блочного оборудования и оборудования повышенной заводской готовности постепенно распространяется и на котельные автономного типа. К проектным решениям по котельным автономных систем теплоснабжения предъявляются повышенные требования в части экономичности и современного технического уровня.
Актуальность данной выпускной квалификационной работы заключается в разработке мероприятий по повышению эффективности работы системы теплоснабжения от котельной Вологодского завода ЖБК и СД, а именно проектирование автоматизированной газовой котельной для снижения тарифа на тепловую энергию потребителям.
Целью проекта является технико-экономическое обоснование установки новой газовой автоматизированной котельной, предназначенной для теплоснабжения жилого и производственного сектора в районе предприятия. Была поставлена задача показать, что строительство блочно-модульной котельной в сравнении с существующей паровой, а также оснащение ее современным оборудованием с автоматическим регулированием всех процессов повысит экономическую эффективность системы теплоснабжения.
Задачи, которые необходимо решить в ходе выполнения выпускной квалификационной работы:
1) рассчитать тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение;
2) рассчитать расходы сетевой воды на системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;
) выполнить гидравлический расчет тепловой сети;
) подобрать необходимое оборудование котельной (котлоагрегаты, горелочные устройства, ГРУ, теплообменник, расширительный бак, ХВО, насосное оборудование, систему дымоудаления);
) выполнить компоновку котельной в соответствии с оптимальными решениями тепломеханической схемы;
) произвести технико-экономическое обоснование установки новой котельной.
Практическая значимость проекта заключается в формировании обоснованного предложения по повышению эффективности существующей системы теплоснабжения Вологодского завода ЖБК и СД.
Социальная значимость. Теплоснабжение это сложная как техническая, так и социальная система, и решение проблемы повышения эффективности систем производства и распределения тепловой энергии влияет на повышение социального удовлетворения и благополучия населения.
1. ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОТЫ И СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
котел газовый насосный отопление
Целью дипломного проекта является повышение эффективности системы теплоснабжения от котельной завода железобетонных конструкций и строительных деталей СМТ №5 филиал ОАО «РЖД», расположенного в юго-восточном промышленном районе г.Вологды.
Основное производство - это выпуск железобетонных конструкций и строительных деталей, применяемых в строительстве жилых, общественных и производственных зданий.
В настоящее время на заводе выпускается следующая продукция: товарный бетон, сборный железобетон, стеновые, оконные, дверные и балконные блоки, прочие столярные изделия, доска, вагонка, плинтуса, наличники, металлоизделия для ремонта оборудования осуществляется сушка пиломатериала, а также производство лесопиления.
В состав завода входят следующие цеха:
. Цех железобетонных изделий;
. Деревообрабатывающий цех;
. Ремонтно-механический цех;
. Транспортный цех;
. Паросиловой цех.
Также в составе завода - котельная, электроцех и сан.технический участок.
Расчетная температура наружного воздуха для отопления, оС, tн.о=-32 оС, [1]; средняя температура наружного воздуха за отопительный период, оС, tоп=-4,1 оС, [1]; продолжительность отопительного периода, сут, no=231 сут, [1].
В котельной завода ЖБК и СД работают 4 котла ДКВР 6,5/13 с 1984 года: 2 водогрейных и 2 паровых.
Расчетная тепловая нагрузка на нужды: отопления - 6367 Мкал/ч, горячего водоснабжения - 541 Мкал/ч, вентиляции - 1612 Мкал/ч.
Схема присоединения системы теплоснабжения - непосредственная, схема тепловой сети - двухтрубная. Температурный график отпуска тепловой энергии потребителю 95-70 оС. Самое высокое отапливаемое здание - 4 этажа. Самое удаленное здание расположено в 639 м от котельной.
2. ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ
2.1 Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию производственных, жилых и общественных зданий, Qчас, Мкал/ч, рассчитаны по формуле:
час=с*a*q*Vн*(tвн-tнр)*10-3, (2.1)
где с - коэффициент, зависящий от единиц измерения Qчас;
a - поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания qо от расчетной температуры наружного воздуха tнр.
q - удельная тепловая отопительная (вентиляционная) характеристики здания соответственно, зависящие от его назначения и объема, ккал/(м3×ч×°С);
Vн - строительный объем здания по наружному обмеру, м3, который берется из генплана или из паспорта здания, составленного на основании проекта или по данным бюро технической инвентаризации;
tвн - усредненная температура внутреннего воздуха в здании, °С;
tнр - температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) в районе строительства, °С.
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию производственных зданий, Qчаспр, Мкал/ч:
часпр=с*a*q*Vнпр*(tвн-tнр)*10-3. (2.2)
При расчете фактических и нормативных значений потребления тепловой энергии потребителями температуры внутреннего воздуха принимаем соответственно фактические и расчетные.
Для определения коэффициента a используем формулу Б.М. Хлыбова:
a=1+0,6*(30+tн.р)/(tвн-tн.р). (2.3)
Для г. Вологды:
a=1+0,6*(30-32)/(20+32)»0,98
Годовой расход теплоты, Qгод, Гкал/год, на отопление:
год=10-3*24*Nгод*Qчас*(tвн-tн.ср)/(tвн-tн.р). (2.4)
Годовой расход теплоты, Qгод, Гкал/год, на вентиляцию:
год=10-3*24*n * Nгод*Qчас*(tвн-tн.ср)/(tвн-tн.р), (2.5)
где n - количество часов работы системы вентиляции в течение суток, час;год - продолжительность работы системы вентиляции в течение года со среднесуточной температурой наружного воздуха tнар, сут;н.ср - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С;
Месячные расходы теплоты на отопление зданий, Qмес, Гкал/мес:
мес=10-3*24*Qчас*Nмес*(tвн-tмес)/(tвн-tн.р). (2.6)
Месячные расходы теплоты на вентиляцию зданий, Qмес, Гкал/мес:
мес=10-3*n *Qчас*Nмес*(tвн-tмес)/(tвн-tн.р), (2.7)
где Nмес - число суток в расчетном месяце, сут;мес - среднемесячная температура наружного воздуха, °С;
При определении расчетного или фактического потребления тепловой энергии потребителями за определенный период принимаем соответственно расчетный (нормативный) или фактический срок работы системы теплоснабжения, фактическую или нормативную максимальную тепловую нагрузку, а также, соответственно, фактические или нормативные температуры внутреннего и наружного воздуха [2].
2.2 Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение
Расходы теплоты на горячее водоснабжение (суточный Qсут, средний часовой Qср, максимальный часовой Qмакс), Мкал/ч:
сут = 0,001 × m × c × Gсут × (tг - tх) × r × (1 + Kт.п), (2.8)ср = Qсут/Т, (2.9)макс = Qср × (Kч + Kт.п)/(1 + Kт.п), (2.10)
где m - фактическое число потребителей горячей воды в здании;сут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя (потр) при средней температуре разбираемой воды tг= 55 град для закрытой системы теплоснабжения, л/(сут×потр); по СНиП 2.04.01-85;г - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, tг= 55°С;х - средняя температура холодной воды в отопительном периоде;
r - плотность горячей воды; при температуре 55 град r = 0,986 кг/л;т.п = Qт.п/Qпотр - коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты Qт.п трубопроводами горячей воды от среднечасовой величины теплопотребления Qпотр=Qср - Qт.п; значения которого находятся в пределах Kт.п=0,1…0,35;
Т - период работы системы горячего водоснабжения в течение суток;ч = Gмакс/Gср - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды.
ч=(120×Gч/Gсут)×[0,2 + 0,6/(m×Gч/Gо)0,5 + 0,18/(m×Gч/Gо)], (2.11)
где Gч - норма расхода горячей воды на одного потребителя (потр) в час наибольшего водопотребления, л/(ч×потр);сут - суточная норма расхода горячей воды, л/(сут×потр);о - часовой расход воды водоразборным прибором, литр/час.
При расчете фактического и нормативного потребления тепловой энергии за определенный период на нужды горячего водоснабжения соответственно принимаем фактическое и нормативное время работы системы [3].
Результаты расчета расходов тепловой энергии на горячее водоснабжение смотри в приложении 3.
3. РАСХОДЫ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
3.1 Расходы сетевой воды на системы отопления и вентиляции
Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (СО), присоединенную по зависимой схеме, можно определить по формуле:
, (3.1)
где
- расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;
-температура
воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного
воздуха для проектирования отопления, °С;
-температура
воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре
наружного воздуха для проектирования отопления, °С;
Расчетный
расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:
, (3.2)
где
- расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;
-
расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, ºС.
3.2 Расходы сетевой воды на систему горячего водоснабжения
Расчетный расход теплоносителя (греющей воды) на систему ГВС для закрытых систем теплоснабжения при параллельной схеме включения подогревателей на систему горячего водоснабжения определятся по формуле:
, (3.3)
где:
- температура сетевой воды в подающем трубопроводе в
точке излома температурного графика, °С;
-
температура сетевой воды после подогревателя в точке излома температурного
графика (принимается 
= 30 °С);
При
отсутствии баков аккумуляторов:
, Гкал/ч. (3.4)
Для
смешанной схемы включения подогревателей на систему горячего водоснабжения, при
регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке, расчетный расход
греющей воды на верхнюю ступень подогревателя определяется по формуле:
, (3.5)
, (3.6)
где
- температура холодной водопроводной воды после
теплообменного аппарата нижней ступени, принимаемая на 5 - 10 ºС ниже температуры сетевой воды в обратном
трубопроводе после системы отопления в точке излома температурного графика;
-
температура сетевой воды после теплообменного аппарата верхней ступени,
принимаемая равной температуре сетевой воды после системы отопления в точке
излома температурного графика, ºС;
Для
последовательной схемы включения подогревателей на систему горячего
водоснабжения при регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке,
расчетный расход греющей воды на верхнюю ступень подогревателя определяется по
формуле:
, т/ч, (3.7)
где
- температура сетевой воды после теплообменного
аппарата верхней ступени, ºС;
, (3.8)
где
,- балансовая нагрузка на горячее водоснабжение, Гкал/ч,
при 
= 1,2
Расход
сетевой воды на первую (нижнюю) ступень теплообменного аппарата определяется по
формуле:
, (3.9)
где
- расчетный расход сетевой воды на абонентский ввод,
т/ч;
-
расчетный расход сетевой воды на вторую (верхнюю) ступень теплообменного
аппарата, т/ч.
Суммарный
расход сетевой воды на абонентский ввод равен сумме расчетных расходов на отопление,
вентиляцию и ГВС
, (3.10)